PVDF膜改性与及其在水处理中的应用

PVDF有机膜改性技术的研究进展内容前言PVDF有机膜表面改性方法PVDF有机膜原材料改性方法总结与展望引言聚偏氟乙烯（Polyvinylidenefluoride，PVDF）是一种线型半结晶含氟聚合物，分子量一般为40-80万，密度1.79g·cm-3左右，玻璃化温度-39℃，脆化温度-60℃，结晶熔点在180℃以上，热分解温度高达316℃，长期使用温度范围为-50～150℃。由于C-F键长短，键能高（486KJ·mol-1），故具有耐酸碱腐蚀性、抗紫外光辐照性、良好的化学稳定性和较大的机械强度。PVDF结构式PVDFPVDF中空纤维膜PVDF膜表面改性方法PVDF膜疏水性特别强，在蛋白类药物富集、提纯和油水分离及过程中应用时容易产生严重污染，使膜的通量产生较大幅度的下降，使其在相关领域的应用中受到的很大程度的限制PVDF膜改性分为膜表面改性和原材料改性表面涂覆或浸渍改性表面涂覆或浸渍是选用亲水性材料,如涂料、表面活性剂、醇等,对基膜进行涂覆或浸渍,从而在膜表面引入亲水性官能团,生成亲水性高分子层。该方法操作简单,容易实现,但是得到的涂层结构不稳定,在水流作用下很容易被冲刷掉,膜的亲水性能不能长久保持,脱落的涂层杂质还会污染待分离介质。Boributh等通过壳聚糖（CS）溶液改性PVDF膜以降低蛋白污染。膜通过3种方法改性，浸渍方法、透过膜孔方法和透过膜孔及表面相结合的方法。结果表明，经过改性后的膜抗污染能力增加，透过膜孔与表面浸渍相结合的改性膜抗污染能力最好。20h过滤后仅有很少量壳聚糖损失，说明壳聚糖在膜上的涂层稳定。PVDF膜表面改性方法表面化学处理通过化学方法,将-0H、-COOH、-SO3H等强极性基团或亲水性官能团引入PVDF膜表面,使膜的表面由非极性转化为极性,改善膜的亲水性Molly等人将PVDF膜在NaOH体系中脱HF,形成不饱和双键和三键,再用强氧化剂氯酸钾/硫酸氧化生成的不饱和基团,进而引入接基,膜表面的亲水性有明显的改善。辐射表面接枝改性通过高能射线福射来引发膜表面单体接枝聚合左丹英等通过高能电子束辖照PVDF基膜,将丙稀酸和苯乙稀磺酸钠混合溶液与福照过的PVDF膜反应,得到了既含有羧酸基团又含有礎酸基团的PVDF亲水膜。PVDF膜表面改性方法等离子体表面改性PVDF超滤膜的低温等离子体改性是先用低温等离子体照射膜来产生活性自由基，再将亲水性物质接枝到膜表面以达到改性的目的。Mariana等用Ar等离子体对PVDF膜表面进行改性,脱除PVDF链上的HF,同时将杨华子引入PVDF膜表面。原子力显微镜显示PVDF膜表面变粗糙,接触角下降,亲水性增强。紫外光表面接枝改性这种改性方法成本低、产物纯净、容易控制、操作温度温和,受到人们越来越多的关注。同时,紫外光辖射的穿透力差,一般只到达材料表面,不会对本体性能造成太大的影响。PVDF膜材料改性方法臭氧处理法和活性聚合法Chen等对PVDF进行臭氧处理,在其主链上产生过氧键作为活性基团,通过热引发PEGMA的可逆加成-断裂接枝聚合,得到PVDF-g-PEGMA共聚物作为膜材料,通过相转化法制得微孔膜。通过改性后的膜材料制得的微孔膜相对与原始纯PVDF膜,抗污染性能得到了提高共混改性法共混改性是将亲水性物质与PVDF粉料物理共混,通过制膜工艺制膜引入亲水性官能团。目前,PVDF的共混改性主要包括与高聚物共混改性和与无机小分子共混改性。Nunes等研究了PMMA共混改性PVDF微孔膜。PMMA中的酯基与PVDF之间有较强的氧键作用,拉近了相互之间的溶解度参数,因为PMMA与PVDF之间有很好的相容性。实验表明,适当的共混比能大幅提高膜的亲水性,增加水通量并降低污染率。总结与展望PVDF有机膜的改性方法众多，各有优缺点。大量研究表明，共混改性由于成本较低，改性膜的综合性能得到提高，极具可操作性，因而前景广阔。随着各学科的交叉发展，有许多新兴的改性技术得到广泛研究，但是多数研究还只是停留在实验室阶段。因此，今后的研究方向应该针对污、废水不同的特点，考查PVDF改性膜在工程应用中的综合性能。由于目前改性后的膜普遍缺乏一定的稳定性，所以要加强对成膜的动力学和热力学机理的研究，同时进一步加强膜改性与膜清洗有机结合的研究，能够在增强膜法水处理各项指标的基础上，有效地控制膜污染程度。