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改性PVDF膜及其抗蛋白質(zhì)污染研究

導(dǎo)讀:為了提高PVDF膜的抗污染性，采用兩步表面接枝聚合的方法，利用含有正電荷的季胺單體（2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨，DMC）和帶負(fù)電荷的羧酸單體（2-羧基乙基丙烯酸酯，CAA）對


返回列表 來源：未知 發(fā)布日期：2020-05-27 10:22【大 中 小】
聚偏氟乙烯（PVDF）是一種半結(jié)晶狀聚合物，具備優(yōu)良的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，從而成為了備受關(guān)注的膜材料。PVDF微濾膜由于其較低的表面能而具有較強(qiáng)的疏水性，使得其易于吸附非極性溶質(zhì)在膜表面，從而造成膜孔堵塞引起膜污染，導(dǎo)致通量衰減。

天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司了解到本文采用化學(xué)接枝的方法在PVDF中空纖維微孔膜外表面修飾了一層羥基活性層，再將季胺單體（2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨，DMC）和羧酸單體（2-羧基乙基丙烯酸酯，CAA）接枝羥基層外表面，得到離子對聚電解質(zhì)改性膜。通過接枝率的計(jì)算、紅外光譜測試、接觸角測試和純水通量驗(yàn)證改性PVDF膜性能。將改性前后的PVDF膜進(jìn)行蛋白質(zhì)微濾實(shí)驗(yàn)，對比改性膜和原膜的抗污染效果。

1改性PVDF中空纖維膜的制備
1.1在PVDF膜外表面接枝HEMA
將實(shí)驗(yàn)室自制的PVDF中空纖維膜（外徑0.13mm，內(nèi)徑0.8mm）兩端封端后用無水乙醇清洗并浸泡24h，再用純水進(jìn)行清洗并浸泡24h。將膜絲剪成約20cm一根，取10根，40℃條件下真空干燥12h。真空干燥之后用電子天平稱重。

2純水通量
膜的水通量與膜孔隙率、膜孔徑、膜表面親水性等因素有關(guān)，PVDF的純水通量為1245L/[m2·h·(0.1MPa)]，通過每步接枝反應(yīng)改性后的膜均會(huì)使得孔隙率減小、孔徑減小，但是改性后的膜親水性提高，因此對于純水通量的影響需要考慮孔隙率、孔徑的減小所增加的阻力與親水性的提升之間的關(guān)系。

3結(jié)論
天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司了解到本文采用了兩步接枝法制備聚電解質(zhì)改性PVDF中空纖維膜。首先選用甲基丙烯酸羥乙酯以ATRP法制備支鏈含有羥基基團(tuán)的polyHEMA-g-PVDF中空纖維膜，再使用Ce4+離子引發(fā)聚合反應(yīng)將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和β-丙烯酰氧基丙酸一對離子對單體接枝在膜表面，制備得到具有親水性、高通量和抗污染性的PVDF中空纖維微濾膜。

通過調(diào)整反應(yīng)條件，得到了不同接枝量的polyHEMA-g-PVDF和poly(DMC+CAA)-c-polyHEMA-g-PVDF中空纖維微濾膜。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著HEMA接枝量的增加，孔隙率和孔徑減小，膜表面親水性增強(qiáng)，在HEMA接枝量小于500μg/cm2時(shí)，膜通量較高，且能夠?yàn)榈诙浇又Ψ磻?yīng)提供活性位點(diǎn)。

通過對聚電解質(zhì)改性膜的通量和潤濕性表征分析得到最合適的制備條件為DCHP-3膜絲條件，其純水通量達(dá)到912L/[m2·h·(0.1MPa)]且超親水，水接觸角在52s時(shí)則變?yōu)?°，同時(shí)具備最優(yōu)的抗污染性，操作壓力上漲率最低，表面污染物含量最少。

說明采用兩步法將正負(fù)離子對單體接枝PVDF膜表面能夠顯著提高膜的抗污染性能，拓寬PVDF膜的應(yīng)用領(lǐng)域。