溫敏性PVDF納米復(fù)合超濾膜的制備和性能
導(dǎo)讀:天津津騰實驗設(shè)備有限公司通過化學(xué)接枝法將聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)接枝聚合在凹凸棒石(PGS)納米纖維表面,制備了系列接枝率的溫敏性PGS-g-PNIPAM納米顆粒,將其與聚偏氟乙烯
來源:未知
發(fā)布日期:2020-01-04 13:02【大 中 小】
納米復(fù)合超濾膜已成為膜材料研究領(lǐng)域的新熱點,不同納米材料的引入使得納米復(fù)合膜在機械強度、熱穩(wěn)定性、抗污染能力、滲透性和選擇性等方面得到了不同程度的提升。目前,用得較多的納米材料是顆粒狀的納米TiO2、SiO2、Al2O3和ZrO2等,這些納米顆粒在膜制備和使用過程中會發(fā)生脫落,而影響膜的性能和改性效果。相比之下,碳納米管等一維納米材料具有超強的力學(xué)性能、高的長寬比和高比表面,而且分散在高分子膜中的一維納米材料,通過高分子鏈的螺旋纏繞可以有效提高其在膜材料中的穩(wěn)定性。本研究天津津騰實驗設(shè)備有限公司通過接枝聚合反應(yīng)將溫敏性聚“錨定”在凹凸棒石表面,合成具有刷狀鏈結(jié)構(gòu)形態(tài)的共混改性劑,與PVDF共混制備具有抗污染和易清潔性能的納米復(fù)合膜,重點考察了凹凸棒石表面PNIPAM接枝量對膜結(jié)構(gòu)和性能的影響,為研制具有高抗污染和易清潔特性納米復(fù)合超濾膜提供有益的探索。
PVDF/PGS-g-PNIPAM納米復(fù)合超濾膜的親疏水性
PVDF膜及納米復(fù)合膜PVDF/PgP0.3、PVDF/PgP0.6和PVDF/PgP1.0的動態(tài)接觸角測試結(jié)果,納米復(fù)合膜的接觸角均小于PVDF膜,且隨著凹凸棒石表面PNIPAM接枝量的增加而明顯減小,當(dāng)凹凸棒石表面PNIPAM接枝率為16.67%后,PNIPAM接枝量進一步增加對接觸角已無無明顯影響和,說這表明改性劑的加入使膜的親水性能增強,且膜的親水性隨著凹凸棒石表面PNIPAM接枝量的增大而增加。
(1)天津津騰實驗設(shè)備有限公司采用表面接枝的方法在凹凸棒石表面接枝PNIPAM,TG、XPS、SEM等表征表明PNIPAM成功地接枝到了凹凸棒石表面上;溶液中NIPAM單體濃度增大使得凹凸棒石表面上的PNIPAM接枝量增加,獲得了接枝率分別為9.66%、16.67%、21.33%、22.69%的PGS-g-PNIPAM。
(2)通過相轉(zhuǎn)化法制備了PVDF/PGS-g-PNIPAM混合基質(zhì)超濾膜,膜孔徑均在20.0nm左右,屬于超濾膜的范疇,膜的平均孔徑和最大孔徑均隨凹凸棒石表面PNIPAM接枝率的增加而增大;改性劑PGS-g-PNIPAM的加入提高了沉淀速率,從而加快了PVDF結(jié)晶化的進程,使得PVDF晶核變小,數(shù)目逐漸增多,膜面也顯得更為疏松多孔,且晶核大小隨著凹凸棒石表面PNIPAM接枝量的增加而逐漸減小。
(3)天津津騰實驗設(shè)備有限公司發(fā)現(xiàn)PVDF/PGS-g-PNIPAM膜具有溫敏性,溫敏開關(guān)系數(shù)隨凹凸棒石表面PNIPAM接枝率的增加先增強后減弱,當(dāng)接枝率為21.33%時膜溫敏開關(guān)系數(shù)最大,達到1.51,膜滲透通量也最大,經(jīng)過三次變溫循環(huán),納米復(fù)合超濾膜的純水通量在相同溫度下幾乎保持不變,對溫度具有很好的快速響應(yīng)性與可逆性。
(4)PVDF/PGS-g-PNIPAM膜對牛血清白蛋白具有良好的截留性能,納米復(fù)合超濾膜PVDF/PgP1.0的初始滲透通量和穩(wěn)定滲透通量明顯高于PVDF、PVDF/PgP0.3和PVDF/PgP0.6膜,表現(xiàn)出良好的抗污染能力。
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