PVDF膜的亲水改性研究

郭艳芬　王家彩　宋明川　崔胜霞　朱文姝　刘晓霞

[摘要]膜技术近几十年飞速发展，但困扰膜使用寿命的一个重要因素就是膜污染。有效控制膜污染成为现在研究的热点，而改善膜的亲水性是减少膜污染行之有效的方法。本文通过共混改性的方法，将表面活性剂及聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入到铸膜液中，成功提高聚偏氟乙烯（PVDF）超滤膜的亲水性能。

[关键词]PVDF膜；亲水改性；研究

1前言：

常用于超滤的膜材料大多是疏水性的，如PVDF等。它们具有良好的热稳定性及耐化学腐蚀性。然而疏水性膜的缺点就是在使用过程中易发生溶质吸附和孔堵塞，即膜污染，使得通量下降，使用寿命降低。膜清洗技术及运行过程中的过程控制对减少膜污染方面有重要作用。但依旧难以防治聚合物材料本身性质导致污染问题。因此，要从根本上防治膜污染必须对材料进行改性。

本文采用共混改性的方法，在不降低PVDF超滤膜韧性及机械强度的前提下，加入亲水性成分，以改善PVDF超滤膜的亲水性。

2实验部分：

2.1实验材料

PVDF为工业品，产自比利时Solvey公司；N，N-二甲基甲酰胺，工业纯，产自巴斯夫；PVP为分析纯，产自广州秦天化工；烷基糖苷APG，工业纯，产自南京卡尼尔。

2.2实验方法

将一定比例的PVDF树脂、PVP、APG及致孔剂加入到DMF中，在一定温度下搅拌10小时，静止负压脱泡。采用浸没沉淀相转化法制备中空纤维膜。

3.结果与讨论

3.1水接触角测试结果

如图3.1、3.2所示，改性前的PVDF中空纤维超滤膜水接触角比较大，在75°左右，而改性后的PVDF中空纤维超滤膜水接触角明显变小，在15°左右，这表明PVDF中空纖维膜的亲水性得到非常显著的改善。

3.2水处理应用过程水通量监测结果

图3.3为改性前后PVDF中空纤维膜在污水处理中的水通量运行图。从图中可以看到，改性后的中空纤维膜运行水通量绝对值明显高于未改性前的中空纤维膜。改性后的PVDF膜的普遍临界水通量可达到30-80L/m²h，长期污水运行通量一般为18L/m²h。而亲水改性前的PVDF膜的临界水通量为10-50L/m²h，长期污水运行通量一般为11L/m²h。由此可以看出，对PVDF膜的亲水改性效果非常好。

4.结论

本文通过共混改性的方法，将表面活性剂及聚乙烯吡咯烷酮加入到PVDF铸膜液中，通过浸没沉淀相转化法，制备PVDF中空纤维超滤膜，成功提高了PVDF超滤膜的亲水性能。