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有机分离膜抗污染改性研究进展

文档作者：江鹏罗斌程志华文档来源：广东工业大学		点击数：	更新时间： 2023年11月16日
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有机分离膜抗污染改性研究进展
江鹏罗斌程志华
(广东工业大学广东广州510006)
摘要膜分离技术由于其高效环保等特点在水处理行业的运用不断在扩大．对膜材料抗污染性能要求也越来越高。综述
了国内外有杌分离膜抗污染改性最新研究动态。归纳和分析了各改性技术的效果、优点和局限性．为今后有机分离膜改性研
究提出建议．
关键词有机膜抗污染性改性
中图分类号：×703 文献标识码：A 文章编号：1672-9064(201 7)03—082-03
膜分离技术由于其分离域广、分离效率高、纯物理过程
等优点，在水处理行业得到了极为广泛的运用。分离膜根据
膜材料性质又可以分为无机膜(陶瓷、玻璃、金属氧化物等)
和有机高分子膜两大类。无机膜由于造价过高、易碎易脆、韧
性差等缺点在水处理行业应用较少：有机膜主要有聚偏氟乙
烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等，该
类高分子材料有着价格低廉、化学稳定性好、机械强度高、制
模容易等优点．已经成为工业上运用最为广泛的分离膜材
料。然而高分子膜材料由于其自身的强疏水性。极易受到膜
污染，从而使分离膜的寿命减短和运行成本上升。因此如何
从源头开始．改善膜的亲水性能来延缓疏水性膜的污染现
状，成为当前研究的一个重要话题。本文综述了共混改性技
术和表面改性技术在改善有机分离膜抗污染性能上的最新
研究进展．
1共混改性
共混改性是指在制模过程中．将一种或多种亲水性的材
料与膜基体材料在铸模液中共混，以形成新的复合膜。该改
性工艺亲水改性和成膜过程一体化．从膜孔内部到膜表面整
体提高有机膜的亲水性。因此该工艺具有改性条件温和、工
艺简单、亲水改性效果稳定持久等诸多优点，但同时也存在
着无机添加物在铸模液中分散困难．可能会使有机膜本身就
很好的强度、韧性、抗老化性等物理和化学性质发生变化，纳
米材料改性成本过高等局限性。目前，有机膜共混改性中可
以提高杂化膜亲水性的物质有高分子聚合物、两亲性聚合
物、无机纳米粒子等。
1．1 高分子聚合物共混改性
高分子聚合物如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇
(PEG)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、醋酸
纤维素(CA)、聚乙烯醇(PVA)等，由于其链段带有少量含氧
官能团而具有部分亲水性。同时该类高分子聚合物也能与疏
水性膜基体材料具有较好的相容性．因此利用这两个特点。
来改善有机分离膜的抗污染性能。
共混改性组可以将一种或多种添加剂与与膜基体材料
共混．当添加剂为一种时．添加剂的含量对改性复合膜的性
能有着控制性作用。王磊⋯研究发现．当PVA与PVDF进行
共混制膜时．随着PVA与PVDF配合比的提高，改性复合膜
基金项目：广东省自然科学基金"(2015A030313494)
作者简介：江鹏(1992～)，男，主要从事超滤膜改性与超滤技术研究。
201Z No，3．
BSA及HA初期通量、改性膜一污染物粘附力均呈先减小后
增大趋势．而通量恢复率与此相反呈先增大后减小趋势；当
添加剂为多种高分子聚合物时．添加物之间的配比和添加剂
与膜基体材料的配比控制显得尤为重要。徐晶晶【2]将PVC、
PMMA和PVDF共混制得新型复合膜．其研究表明当PVC：
PVDF：PMMA=6：1：3时，该复合膜的纯水通量、机械强度、韧
性、水接触角处于综合最优水平。除此之外。也有研究表明高
分子聚合物的分子量对复合膜的性能也有一定影响。杨昌t E3]
研究发现．随着添加剂PEG分子量的增大．PEG／PVDF复合
膜的纯水通量和孔隙率出现先增大后减小趋势．而牛血清蛋
白截留率与此相反．出现先减小后增加趋势。
1．2两亲性共聚物共混改性
两亲性聚合物一般有两个链段．一端为疏水性链段。可
以与疏水性膜材料相容而良好共混：一端为亲水性链段，可
以改善膜的亲水性。相比于无机纳米粒子在铸模液中难于分
散．高分子聚合物添加剂亲水改性效果有限等弊端．两亲性
共聚物给提供了有机膜共混改性提供了一个解决的新思路：
但两亲性共聚物合成工艺复杂、合成产物产率过低也限制了
其进一步推广使用。目前研究并制备出的两亲性共聚物有
PUA-g—PMMA、PVDF-g-PDMAEMA、PDMAEMA-b—PSF、
PMMA—b—PEG—b—PMMA等。
有学者研究发现．在铸模液中添加两亲性共聚物．除了
可以改善疏水性有机膜的亲水能力之外．对有机膜的透过性
能改善也相当显著。Zhao[4俐用合成的PDMAEMA—b—PSF与
PSF进行共混制备出新的PSF／PDMAEMA—b—PSF超滤膜．共
混后复合膜通量恢复率一直保持在80％以上：Liu[53将PM．
MA—b—PEG—b—PMMA与PVDF共混制得PMMA—b—PEG—b—
PMMMPVDF超滤膜．该复合超滤膜水接触角由95．9。下降至
64．90．BSA通量是纯PVDF原膜的4．3倍。
1．3无机纳米粒子共混改性
无机纳米粒子独特的微观尺度效应、高比表面积和良好
的润湿性一直吸引着膜改性专家和学者的目光．目前可以与
有机膜材料共混并研究比较多的有新型碳纳米材料(如GO、
碳纳米管等)、半导体材料(Ti02、ZnO)、A1203、Si02等。
GO作为新兴碳纳米材料．由于其独特的二维结构和表
面富含大量羟基、羧基等亲水性官能团．得到很多膜材料研

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