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料
2012年第8期(43)卷
聚偏氟乙烯超疏水分离膜的制备
王贤荣,吕晓龙,刘嘉铭,武春瑞,陈华艳,高启君,贾悦,王暄
(天津工业大学生物化工研究所,天津300160)
摘要:采用溶液凃覆一漫没相分离法对聚偏氟乙烯PVDF亲水膜为基膜,通过本体涂覆的方法制备了
膜(PVDF)进行表面复合改性,制备了超疏水分离膜。PVDF超疏水分离膜,并且在不同的涂覆条件下,研究
初步考察了涂覆液中PVDF固含量和涂覆条件(漫泡了其对复合膜疏水性能和透气性能的影响,确定了制
时间、预蒸发时间、凝固浴组成和凝固浴温度)对复合备较高气通量的超疏水分离膜的实验条件。
膜疏水性能的影响。实验結果表明,当涂覆液中
PVDF含量为1.88%(质量分数)时,膜丝有最大接触
实验
角136°;复合膜的接触角随漫泡时间的延长呈现先增2.1实验原料及仪器
大后减小的趋势,当漫泡时间为40s时,接触角最大,
PVDF(法国, Solef1010);N,N-二甲基乙酰胺
达到133°;在较短时间内(0~5s),预蒸发时间对复合DMAc(工业级,韩国三星);添加剂PG(多元醇类混合
膜的接触角影响不大;复合膜的接触角随着凝固浴中液,实验室自配)、无水乙醇(分析纯,天津市江天化工
DMAc含量的增加而逐渐减小,随着凝固浴温度的增技术有限公司)。
大而增大,当凝固浴温度为65℃时,膜表面的接触角
数显恒温磁力搅拌器(78HW-1型,杭州仪表电机
増至153°。
有限公司);电子天平(FA2004N型,上海精密科学仪
关键词:聚偏氟乙烯;亲水膜;超疏水改性;接触角;器有限公司);接触角测定仪(YH-168A型,北京哈科
表面改性
试验仪器厂);电热干燥真空箱(XMTD-700型,天津中
中图分类号:TQ028.8
文献标识码:A环实验电炉有限公司);数控超声波清洗器(KQ
文章编号:1001-9731(2012)08-1056-05
100DB型,昆山市超声仪器有限公司)。
1引言
2.2涂覆液配方的确定
将PVDF粉末、溶剂DMAc按比例移人锥形瓶
聚偏氟乙烯(PVDF)1具有良好的热稳定性、化中,利用磁力搅拌器保持恒温70℃下持续搅拌,溶解。
学稳定性和机械强度,是一种综合性能良好的分离膜待PVDF完全溶解后,在持续搅拌下缓慢降低温度,
材料。目前,PVDF亲水微孔膜已成功地应用于化工、当温度降至30℃时停止降温且保持温度恒定。在恒
纺织、食品、生化等工业领域。PVDF疏水微孔膜在温、持续搅拌下,向上述溶液中逐滴滴加添加剂PG,溶
膜蒸馏等领域显示出广阔的应用前景,但由于PVDF液出现浊点时停止滴加,记录此时的PG用量,计算出
材料本身疏水性能的限制,使其在膜分离的应用中仍此时溶液中PVDF的固含量。通过上述方法可取得
然存在膜亲水渗透、不耐污染等问题。因此对PVDF30℃下,具有不同PVDF含量的涂覆液配方。
膜进行超疏水改性以提高其疏水性能和抗污染性成为
复合膜的制备
人们研究的主要方向。 Gugliuzza6:?等以PVDF和2.3.1基膜的预处理
Hyflon为材料,采用干湿相转化法和湿化学法相结合
将选定的PVDF超滤膜先后用无水乙醇和清水
制备了表面静态接触角达到(147士2)°的PVDF复合清洗,然后自然晾干,一端封口后备用
膜; Zheng]等采用等离子和化学气相沉淀相结合的改2.3.2涂覆液的配制及涂覆
性方法,使改性后的PVDF膜表面静态接触角从88°
按预定涂覆液配方,将定量的PVDF和DMAc放
提高到155°。但现存的很多方法涉及到较苛刻的实验入锥形瓶中,将锥形瓶放在磁力搅拌器上,温度设定为
条件和较高的实验成本,难以规模化
70℃,待PVDF完全溶解于DMAc后,向内加入定量
在深入研究荷叶等植物叶表面双微观结构的基础的PG并开始降温,当温度降到40℃左右时,将锥形瓶
上,采用稀溶液的相转化法,在PVDF膜表面构建粗置于预热过的超声波清洗器中震荡40min后取出,然
糙结构对其进行超疏水改性研究。在前期工作中林汉后利用磁力搅拌器使涂覆液温度保持在30C,在此温
阳等以PVDF疏水膜为基膜,得到了表面静态接触度下对预处理过的基膜进行涂覆并用无水乙醇及纯水
角为161.7°的超疏水分离膜。本文以实验室自制的对其进行后处理,然后晾干待用。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(21176188);天津市重点基金课题资助项目(09 J CZD C26300);科技部水体污染控制与
治理科技重大专项资助项目(2008ZX07314-001-08)
收到初稿日期:2011-10-1
收到修改稿日期:2012-02-28
通讯作者:昌晓龙
作者简介:王贤荣(1985-),女,山东临沂人,在读硕士,师承吕晓龙教授,从事膜材料研究。