氧化石墨烯(GO)对聚偏二氟乙烯(PVDF)超滤膜亲水化改性研究

2019年第5期广东化工第46卷总第391期www.gdchem.com·5·氧化石墨烯氧化石墨烯(GO)对聚偏二氟乙烯对聚偏二氟乙烯(PVDF)超滤膜亲水化改性研究超滤膜亲水化改性研究吴瑶瑶，李登辉，王军*(东华大学环境科学与工程学院，上海201620)[摘要]为了提高PVDF超滤膜的亲水性和耐污染性，文章将GO作为亲水化介质，通过溶液共混的方法，对PVDF超滤膜进行了亲水化改性。首先采用溶剂-非溶剂扩散诱导相分离的方法制备了PVDF/GO共混超滤膜，然后探讨了GO在铸膜液中的质量百分含量(0.8wt%，1.5%，2.0wt%和3.0wt%)及添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP，K30)对PVDF超滤膜性能(纯水通量、截留率、耐污染性能、机械性能及亲水性)的影响。研究结果表明：铸膜液中未添加PVP时，PVDF超滤膜的纯水通量为114.3L/(m2·h)，添加4wt%的PVP，PVDF超滤膜的纯水通量高达2013L/(m2·h)，纯水通量提高倍数高达20倍；在PVP含量为0wt%及4wt%的情况下，GO含量的增加，均使PVDF超滤膜的截留率、耐污染性、亲水性和机械性能显著上升，GO含量达到2wt%时，变化趋于平缓；纯水通量先下降再上升，GO含量达到2wt%时，达到最大值1724L/(m2·h)；因此GO的最佳含量为2wt%。[关键词]氧化石墨烯；PVDF；亲水性；机械性能[中图分类号]TQ028.8[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2019)05-0005-03EffectsofGrapheneOxide(GO)onthepropertiesofPolyvinylenedifluoride(PVDF)UlrafiltrationMembranesWuYaoyao,LiDenghui,WangJun*(CollegeofEnvironmental,ScienceandEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China)Abstract:Inthispaper,thePVDF/GOblendedmembraneswerepreparedbyNon-solventandsolventdiffusioninducedphaseseparationmethod.TheeffectsofGOweightpercentcontentinthecostingsolutionandadditivepolyvinylpyrrolidone(PVP,K30)onthepropertiesofPVDFultrafiltrationmembranes(waterpermeation,rejectionrateofBSA,antifoulingproperty,mechanicalcharacterandhydrophilicity)wereinvestigated.Resultsstatedthat:ThewaterpermeationofPVDFultrafiltrationmembranescouldupto2013L/(m2·h)andclosedtozeroasthecastingsolutioncontending4wt%ofPVPnoPVP,respectively.TherejectionrateofBSA,antifoulingproperty,mechanicalcharacterandhydrophilicitywereimprovedremarbalyandthewaterpermeationdicreasedslightly.Keywords:grapheneoxide；PVDF；hydrophilicity；mechanicalpropertyPVDF具有优良的化学稳定性、热稳定性、机械性能、成膜性能，尤其是其机械性能和成膜性能远远优于一般的膜材料[1-2]，因此备受膜材料研发者们的关注。但是由于PVDF材料的疏水性太强，在应用中容易出现膜污染。膜污染是膜分离过程中普遍存在的问题，尤其在疏水性膜应用过程中。膜污染会使膜的通量急剧下降，甚至通量变为零，进而使膜的清洗频率、更换频率增大，最终使膜分离成本上升，对膜的推广应用造成严重阻碍。近年来对于PVDF超滤膜的研究主要集中在其亲水化改性方面[3-14]。目前为止，对PVDF超滤膜亲水化改性的方法主要有溶液共混法、表面涂覆法、表面接枝改性法以及基体接枝改性的方法等。上述方法中溶液共混的方法操作简单、条件温和、成本低，而且能将两种材料的优点有机地集中在一起，得到新型膜材料，因此常被用作膜材料改性的方法。文献中报道的用于PVDF超滤膜亲水化共混改性的物质主要有两种类型：一种是亲水性的聚合物，如：醋酸纤维素(CA)[7]、聚乙烯醇