荷负电分离膜的研究进展

谢艳新1，杨倩1，王辉1，王凯凯1，朱宝库1，2（1.新乡学院化学化工学院，河南新乡453003；2.浙江大学高分子科学与工程学系，浙江杭州310027）摘要：从荷负电膜材料、膜的制备方法及其应用等方面阐述了荷负电分离膜在国内外的最新研究进展，重点介绍了荷负电膜材料及其制备方法，并对荷负电分离膜的前景作了展望。关键词：荷负电膜；超滤；纳滤中图分类号:TQ425.2文献标志码:A文章编号:1004-0439（2019）11-0006-06ResearchprogressofnegativechargedseparationmembranesXIEYanxin1,YANGQian1,WANGHui1,WANGKaikai1,ZHUBaoku1,2(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,XinxiangUniversity,Xinxiang453003,China;2.DepartmentofPolymerScienceandEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Abstract:Thelatestresearchprogressofnegativechargedseparationmembranesathomeandabroadwasreviewedintermsofmaterials,preparationmethodsandapplicationsofnegativechargedseparationmembranes.Thematerialsandpreparationmethodsofnegativechargedseparationmembraneswereintro-ducedemphatically,andtheprospectofnegativechargedseparationmembraneswasprospected.Keywords:negativechargedmembranes;ultrafiltration;nanofiltration荷负电膜即本体中或表面上存在磺酸或羧酸等荷负电基团的膜，其分离除物理筛分作用之外还受道南效应的影响［1-2］，因此，荷负电膜具有其他膜所不具备的优势和用途。当被分离体系中的正电荷物质通过荷负电膜时，无论其体积大小，都会因为异性相吸而被吸附到膜表面；当带负电荷的物质通过膜时，会因同性相斥而不易透过膜孔，所以，荷负电膜具有特殊的吸附分离特性。荷负电膜的分离行为受其自身荷负电性、被分离溶质的荷电性以及分离膜与分离体系的相互作用等影响［3］。通常，水体中的染料、细菌、胶体等带有负电荷，当荷负电膜应用于水处理时，由于同性相斥的电荷效应，荷负电膜不易被污染［4］。另外，由于膜中引入了荷负电基团，改变了亲水性，膜的水通量得到显著提高。近年来，荷负电膜对自然界水体中多数呈负电的胶体、细菌的截留越来越受到关注［5］，逐渐成为研究的焦点。本研究从荷负电膜的材料、制备及其应用等方面进行探讨。1荷负电膜材料荷负电膜通常含有羧基和磺酸基等阴离子活性基团，整体呈现负电性。比较常见的荷负电膜有：聚丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈（PAN）、聚乙烯醇（PVA）、聚醚砜（PES）、聚砜（PSF）和无机陶瓷材料等［6-7］，表1列举了荷负电膜所用材料及其主要用途。荷负电分离膜的研究进展收稿日期：2018-07-12作者简介：谢艳新（1983—），男，讲师，从事膜材料与技术研究。序号1234膜材质聚丙烯PSF/SPSPESPES荷电试剂羧甲基纤维素钠芳香族聚酰胺聚丙烯酸钠丙烯腈-（2-丙烯酰胺基）-2-甲基丙烷磺酸（PAN-c-AMPS）制备方法浸涂-交联浸涂-交联浸涂-交联L-S相转化（共聚）应用领域纳滤反渗透、纳滤超滤超滤表1荷负电膜的材料及其主要用途印染助剂TEXTILEAUXILIARIESVol.36No.11Nov.2019第36卷第11期2019年11月万方数据11期2荷负电膜的制备2.1L-S相转化法一般是先对膜材料进行磺化改性，如磺化聚砜（SPS）或磺化聚醚砜（SPES），然后通过传统的相转化法将荷负电膜材料（或者与其他膜材料共混）制备成膜。L-S相转化法的得名是因为Loeb和Sourirajan首次采用相转化法制备出反渗透膜［8］。在L-S相转化法制备荷负电膜的过程中，起决定性作用的是合适的铸膜液配方（荷负电膜材料的用量、添加剂的种类和用量、溶剂的种类等）和相转化条件。Ismail等［9］先将聚醚醚酮（SPEEK）进行磺化，然后将磺化聚醚醚酮与聚醚砜共混，通过干湿法纺丝技术制备荷负电中空纤维纳滤膜。该纳滤膜中引入了磺酸基团，增大了膜表面的荷电密度，对一价无机盐具有较低的截留率，但是对荷