聚苯胺-蒙脱土复合物改性PVDF超滤膜的制备及性能

第53卷第1期2020年1月天津大学学报(自然科学与工程技术版)JournalofTianjinUniversity(ScienceandTechnology)Vol.53No.1Jan.2020收稿日期：2018-12-23；修回日期：2019-03-12.作者简介：高瑞昶（1965—），男，博士，副研究员.通信作者：高瑞昶，gaoruichang@foxmail.com.DOI:10.11784/tdxbz201812048聚苯胺-蒙脱土复合物改性PVDF超滤膜的制备及性能高瑞昶，陈静(天津大学化工学院天津300072)摘要：以过硫酸铵(APS)为氧化剂，采用原位化学氧化法制备出亲水性的聚苯胺-蒙脱土(PANI-MMT)插层纳米复合物．通过共混的方式将PANI-MMT添加到PVDF/PVPK30/NMP铸膜体系中，利用浸没沉淀相转化法制备出PANI-MMT改性PVDF平板超滤膜，系统考察了PANI-MMT添加量对膜结构和性能的影响．红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)结果表明，聚苯胺(PANI)插层到蒙脱土(MMT)的层状间隙中；扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)结果显示，改性膜内部指状孔数量增加，膜表面粗糙度增大；孔隙率、接触角、水通量及牛血清蛋白(BSA)截留测试等表明，添加PANI-MMT后，PVDF膜的亲水性能显著提升，当添加量为0.5%时，纯水通量达到最大值445.86L/(m2·h)．改性膜对BSA的截留率无明显变化，均可保持在90%以上；热重分析显示，改性膜具有增强的热稳定性，在600℃条件下不易分解；此外，经PANI-MMT改性的PVDF超滤膜的通量恢复率(FRR)显著提高，5个循环的抗污染性能测试后，M2膜(PANI-MMT添加量为0.5%)的FRR仍保持在85%以上，显示出良好的抗污染稳定性能．关键词：PANI-MMT纳米复合物；PVDF超滤膜；亲水性；抗污染性能中图分类号：TQ028.8文献标志码：A文章编号：0493-2137(2020)01-0087-09PreparationandPropertiesofPANI-MMTModifiedPVDFUltrafiltrationMembraneGaoRuichang，ChenJing(SchoolofChemicalEngineeringandTechnology，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Inthecurrentstudy，PANI-MMTnanocompositesweresynthesizedbyinsituchemicaloxidativepolym-erizationwithammoniumpersulfate(APS)asanoxidant.PANI-MMTwasaddedtothePVDF/PVPK30/NMPcast-ingsolutionthroughblendingandthenthePANI-MMTmodifiedPVDFplateUFmembranewerepreparedbyanim-mersionprecipitationphaseinversionmethod.TheeffectofPANI-MMTcontentsonthemembranestructureandper-formancewasinvestigatedsystematically.Fouriertransforminfraredspectrum(FT-IR)andX-raydiffraction(XRD)analysisshowthatPANIhasbeenintercalatedintothelayeredstructureofMMT.Scanningelectronmicroscope(SEM)andatomicforcemicroscope(AFM)imagesindicatethatthenumberoffinger-likeporesandsurfacerough-nessofthemodifiedmembranesbothincreased.Theresultsoftheporosity,contactangle，waterfluxandbovinese-rumprotein(BSA)retentiontestshowthatthehydrophilicityofmodifiedPVDFmembraneswereimprovedremarka-bly.WhentheadditionofPANI-MMTwas0.5%，thepurewaterfluxofthecompositemembranereachedamaxi-mumof445.86L/(m2·h).The