超支化聚合物PAMAM表面改性PAN超滤膜

收稿日期:２０１８Ｇ０４Ｇ０５基金项目:国家自然科学基金(A１００Ｇ４Ｇ１２５５)作者简介:顾加兴(１９９０Ｇ),男,江苏盐城人,硕士,主要从事超滤膜制备及其水处理研究.通信联系人:杨虎,EＧmail:hyang＠ecust．edu．cn引用本文:顾加兴,杨虎,秦阳,等．超支化聚合物PAMAM表面改性PAN超滤膜[J]．功能高分子学报,２０１９,３２(２):２１９Ｇ２２４．Citation:GUJiaxing,YANGHu,QINYang,etal．SurfaceModificationofPANUltrafiltrationMembranewithHyperbranchedPolymerPAMAM[J]．JournalofFunctionalPolymers,２０１９,３２(２):２１９Ｇ２２４．文章编号:１００８Ｇ９３５７(２０１９)０２Ｇ０２１９Ｇ０６DOI:１０．１４１３３/j．cnki．１００８Ｇ９３５７．２０１７０４０５００１超支化聚合物PAMAM表面改性PAN超滤膜顾加兴,杨虎,秦阳,许振良(华东理工大学化学工程研究所,化学工程联合国家重点实验室,上海２００２３７)摘要:首先通过碱处理将聚丙烯腈(PAN)超滤膜表面的氰基转变为羧基,然后使其在聚酰胺Ｇ胺(PAMAM)水溶液中与PAMAM进行表面改性反应,制得PANＧPAMAM膜.采用傅里叶红外光谱(FTＧIR)、X光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等手段对PANＧPAMAM膜的结构进行表征.结果表明:通过表面改性反应,PAMAM结合在PAN超滤膜表面,形成一层致密、光滑的亲水性表层;PANＧPAMAM膜的接触角比纯PAN超滤膜降低了２０°左右;PANＧPAMAM膜的纯水通量为１４．９L/(m２功能高分子学报第３２卷PANＧPAMAMmembraneshowedadecreasedwaterfluxandanincreasedretentionrateaftermodification．PANＧPAMAMmembraneshowedawaterfluxof１４．９L/(m２第２期顾加兴,等:超支化聚合物PAMAM表面改性PAN超滤膜其中:Q为渗透体积(L);A为膜的有效面积(m２);t为渗透时间(h).表１PANＧPAMAM膜的制备Table１PreparationofPANＧPAMAMmembraneMembranePAMAMaqueoussolution/gReactiontemperature/℃Graftingtime/hMＧpure０//MT４G４０１００４０４MT４G６０１００６０４MT４G８０１００８０４在平板膜测试仪器上,利用PEG溶液测定平板膜的截留能力.截留率(R)的计算公式如下:R＝１－ρpρfæèçöø÷×１００％(２)其中:ρf、ρp分别为料液和透过液的质量浓度(mg/L).图１样品膜的红外光谱图Fig．１FTＧIRspectraofsamples２结果与讨论２．１PANＧPAMAM膜的基本特性及分离性能图１为样品的红外光谱图.MＧpure的红外谱图在２９３５、２２４２、１７３７cm－１处的峰分别归属于—CH２的不对称伸缩振动、—C≡N的伸缩振动、—CO的伸缩振动,均为PAN的特征峰.MT４G４０红外谱图在３２６６、１６３３、１５４８cm－１处出现了较强的峰[１９],分别为—NH２的伸缩振动峰与PAMAM酰胺键中的—CO、—C—N的振动峰,且随着改性反应温度的提高,振动峰的强度略有提高.证明PAMAM已通过表面改性反应结合在PAN膜的表面.图２MＧpure和MT４G８０的XPS全谱图(a)和C１s图(b)Fig．２XPSsurveyspectra(a)andC１sspectra(b)ofMＧpureandMT４G８０图２为MＧpure和MT４G８０的XPS谱图.图２(a)全谱图中MＧpure和MT４G８０出现的特征峰分别对应C、N和O元素.图２(b)中,MＧpure的C１s谱图中分别在２８８．５６、２８６．１５、２８４．６４eV处出现特征峰,对应—C≡N、—CO、—C—C—基团,均为PAN的特征基团;MT４G８０的C１s谱图中分别在２８７．７０、２８５．８８、２８４．６４eV处出现特征峰,对应—C—N、—N—CO、—C—C—基团,其中新出现的含碳基团对应着PAMAM中酰胺键的含氮基团.C、N和O原子在MＧpure和MT４G８０中的具体质量分数列于表２中,经过表面改性反应后,MT４G８０膜中N原子质量分数提高.以１２２功能高分子学报第３２卷上结果再次证明PAMAM已通过表面改性反应结合在PAN膜表面.PAN与PAMAM的反应机理示于图３.图３PAMAM改性PAN超滤膜的示意图Fig．３Schematicdiagr