PVDF膜的親水改性研究

郭艷芬　王家彩　宋明川　崔勝霞　朱文姝　劉曉霞

[摘要]膜技術近幾十年飛速發展，但困擾膜使用壽命的一個重要因素就是膜污染。有效控制膜污染成為現在研究的熱點，而改善膜的親水性是減少膜污染行之有效的方法。本文通過共混改性的方法，將表面活性劑及聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入到鑄膜液中，成功提高聚偏氟乙烯（PVDF）超濾膜的親水性能。

[關鍵詞]PVDF膜；親水改性；研究

1前言：

常用于超濾的膜材料大多是疏水性的，如PVDF等。它們具有良好的熱穩定性及耐化學腐蝕性。然而疏水性膜的缺點就是在使用過程中易發生溶質吸附和孔堵塞，即膜污染，使得通量下降，使用壽命降低。膜清洗技術及運行過程中的過程控制對減少膜污染方面有重要作用。但依舊難以防治聚合物材料本身性質導致污染問題。因此，要從根本上防治膜污染必須對材料進行改性。

本文采用共混改性的方法，在不降低PVDF超濾膜韌性及機械強度的前提下，加入親水性成分，以改善PVDF超濾膜的親水性。

2實驗部分：

2.1實驗材料

PVDF為工業品，產自比利時Solvey公司；N，N-二甲基甲酰胺，工業純，產自巴斯夫；PVP為分析純，產自廣州秦天化工；烷基糖苷APG，工業純，產自南京卡尼爾。

2.2實驗方法

將一定比例的PVDF樹脂、PVP、APG及致孔劑加入到DMF中，在一定溫度下攪拌10小時，靜止負壓脫泡。采用浸沒沉淀相轉化法制備中空纖維膜。

3.結果與討論

3.1水接觸角測試結果

如圖3.1、3.2所示，改性前的PVDF中空纖維超濾膜水接觸角比較大，在75°左右，而改性后的PVDF中空纖維超濾膜水接觸角明顯變小，在15°左右，這表明PVDF中空纖維膜的親水性得到非常顯著的改善。

3.2水處理應用過程水通量監測結果

圖3.3為改性前后PVDF中空纖維膜在污水處理中的水通量運行圖。從圖中可以看到，改性后的中空纖維膜運行水通量絕對值明顯高于未改性前的中空纖維膜。改性后的PVDF膜的普遍臨界水通量可達到30-80L/m²h，長期污水運行通量一般為18L/m²h。而親水改性前的PVDF膜的臨界水通量為10-50L/m²h，長期污水運行通量一般為11L/m²h。由此可以看出，對PVDF膜的親水改性效果非常好。

4.結論

本文通過共混改性的方法，將表面活性劑及聚乙烯吡咯烷酮加入到PVDF鑄膜液中，通過浸沒沉淀相轉化法，制備PVDF中空纖維超濾膜，成功提高了PVDF超濾膜的親水性能。