PES_fMWNT共混超滤膜的制备及其抗污染研究

第４７卷第１期２０１９年１月塑料工业ＣＨＩＮＡＰＬＡＳＴＩＣＳＩＮＤＵＳＴＲＹ合成工艺与工程ＰＥＳ/ｆＭＷＮＴ共混超滤膜的制备及其抗污染研究曹悦苗ꎬ丁长坤∗ꎬ杜建华ꎬ李璐ꎬ岳程飞(天津工业大学材料科学与工程学院ꎬ天津３００３８７)摘要:采用非溶剂致相分离法(ＮＩＰＳ)制备聚醚砜/羧基化碳纳米管共混膜ꎬ以ＮꎬＮ－二甲基乙酰胺(ＤＭＡｃ)和Ｎ－甲基吡咯烷酮(ＮＭＰ)为溶剂ꎬ聚乙二醇(ＰＥＧ４０００)为致孔剂ꎮ研究了碳纳米管添加量和管径对膜结构和膜性能的影响ꎮ结果表明ꎬ共混膜的拉伸强度、杨氏模量随着碳纳米管含量的增加先增大后减小ꎬ但随着碳纳米管的管径增加而减小ꎮ当碳纳米管含量为１塑料工业２０１９年气相沉积在氮化硅基质膜中构建规整的ＣＮＴꎬ他们发现流过碳纳米管的气体和水流量至少要比流过纳米多孔材料时预期的大一个数量级ꎮ因此ꎬ碳纳米管的加入可以提高聚醚砜/碳纳米管共混膜的亲水性ꎬ有效缓解膜污染问题ꎮ本研究以ＰＥＳ作为膜材料ꎬ选用羧基功能化碳纳米管以增强其与ＰＥＳ的相互作用[９]及其在ＰＥＳ中的分散ꎬ采用非溶剂致相分离法(ＮＩＰＳ)制备聚醚砜/碳纳米管共混超滤膜ꎬ考察了羧基化碳纳米管添加量和管径对膜孔形貌、膜表面粗糙度、膜的力学性能、水接触角、水通量和抗污染性能的影响ꎮ１实验部分１第４７卷第１期曹悦苗ꎬ等:ＰＥＳ/ｆＭＷＮＴ共混超滤膜的制备及其抗污染研究Ｒｔ＝１－ＪｐＪ０(４)Ｒｒ＝ＪＲ－ＪｐＪ０(５)Ｒｉｒ＝１－ＪＲＪ０(６)２结果与讨论２塑料工业２０１９年聚合物渗透到具有高比表面积的ｆＭＷＮＴ孔内ꎬ填料－聚合物相互作用增加ꎻｆＭＷＮＴ表面的羧基和ＰＥＳ分子链产生氢键ꎬ起到了增强作用ꎻ并且ｆＭＷＮＴ的添加增加了铸膜液的黏度ꎬ抑制了大孔结构的形成ꎬ提高了膜的拉伸强度ꎮ继续增加ｆＭＷＮＴ负载量ꎬ其团聚效应会逐渐增强ꎬ导致其与聚合物相互作用降低ꎬ膜表面及内部缺陷形成应力集中点并获得脆性膜ꎬＭ４的拉伸强度下降ꎮ增加ｆＭＷＮＴ的管径ꎬ拉伸强度降低ꎬ这是由于ｆＭＷＮＴ的长径比减小ꎬ提供的力学性能减弱ꎮｆＭＷＮＴ的高机械强度将有利于增加共混膜的强度ꎬ同时导致膜弹性下降ꎬ杨氏模量是这两种相反效应的平衡ꎮ与纯ＰＥＳ膜相比ꎬ由于ｆＭ￣ＷＮＴ￣ＰＥＳ相互作用引起的应力下聚合物链的迁移限制ꎬ共混膜的断裂伸长率降低ꎮ２第４７卷第１期曹悦苗ꎬ等:ＰＥＳ/ｆＭＷＮＴ共混超滤膜的制备及其抗污染研究管含量和管径的继续增加ꎬ蛋白质较多地吸附到膜表面的粗糙处也可能会造成堵塞ꎬ这是Ｍ４和Ｍ６污染增加的原因ꎮａ－共混膜过滤纯水与ＢＳＡ溶液通量随时间的变化图ｂ－通量恢复率ｃ－污染比图３膜的动态抗污染测试Ｆｉｇ３Ｄｙｎａｍｉｃａｎｔｉ￣ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｔｅｓｔｏｆｍｅｍｂｒａｎｅ膜污染的主要来源是有机污染物在膜表面的吸附和在孔隙中的堵塞ꎮＲｔ包括Ｒｒ和Ｒｉｒꎬ可逆污染是由有机污染物可逆地吸附在膜表面造成的ꎬ这种可逆污染可以通过简单的水力清洗来消除[１８]ꎮ而不可逆污染通过表面上污染物的强烈吸附或它们在孔隙中的堵塞而发生[１９]ꎮ如图３ｃ所示ꎬ添加ｆＭＷＮＴ含量１