在反渗透复合膜表面接枝聚乙二醇进行表面改性的方法

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1、在反渗透复合膜表面接枝聚乙二醇进行表面改性的方法摘要：新型表面改性方法——在TFC聚酰胺反渗透膜表面接枝聚乙二醇。氨基甲氧基聚乙二醇（MPEG-NH2）作为接枝单体。通过衰减全反射傅里叶变换红外分光镜（ATR-FTIR），X射线光谱（XPS）和原子力显微镜（AFM）进行表征。膜表面化学组成和形态的改变表明接枝过程成功。而且，初步试验证明PEG链的接枝改善了膜的抗污染性能。关键词：表面改性、TFC膜、聚乙二醇1.概述上面的方法主要基于在膜表面加入活性功能基团或者自由基，使接枝单体和膜发生化学偶联。另外，芳香聚酰

2、胺复合膜的活性层是通过界面聚合制备的，包含羧酸基团。它们是由于酰基氯基团的水解形成的，并且不会与氨基发生反应。因此，用未反应的酰基氯基团在水解前对复合膜进行改性。图表面接枝PEG链形成空间排斥大分子的原理图另外，在众多的用于接枝的亲水单体中，PEG以及它的衍生物被广泛使用。PEG是中性水溶性的聚合物，结构式是HO-(CH2CH2O)n-H。由于它的亲水性、灵活的长链、大的排斥体积和与周围水分子独特的配位能力，具有抗污染性能，尤其是蛋白质吸附。由于空间位阻，PEG大分子可以防止疏水分子或者大分子的吸附。氨基甲氧

3、基聚乙二醇（MPEG-NH2）作为接枝单体。通过衰减全反射傅里叶变换红外分光镜（ATR-FTIR），X射线光谱（XPS）和原子力显微镜（AFM）进行表征。膜表面化学组成和形态的改变表明接枝过程成功。而且，初步试验证明PEG链的接枝改善了膜的抗污染性能。2.实验部分2.1材料相转换法制备的聚砜支撑膜、1,3,5-苯三羰基氯（TMC）、m-次苯基-联氨（MPD）、MPEG。MPGA-NH2通过加柏利合成的。MPGA-NH2末端的氨基由于其比MPEG具有更高的活性而作为接枝单体。图2MPEG-NH2合成原理图2.2

4、TFC反渗透膜的制备通过界面聚合方法制备膜。改性膜制备过程相似，不同的是，在TMC和MPD聚合反应初始阶段，己烷溶液被移除，最后在超纯水状态中将MPEG-NH2覆盖在膜表面5min，然后将膜进行清洗和干燥数分钟。整个过程在常温下操作。所有的膜用纯水清洗并且储存在纯水中。图2MPEG-NH2在初生的复合膜表面改性的过程3.结论和讨论3.1接枝的可行性分析聚酰胺复合膜表面具有羧酸基团，界面聚合反应发生在有机相。胺类需要穿过水油界面，分散到已经形成聚酰胺层上，与酰基卤接触。随着聚酰胺层厚度的增加，有机相的氨基越来越

5、少，酰基氯不能与胺类反应形成氨基最后会水解成羧酸基团.所以，在初生的聚酰胺复合膜表面通过化学耦合MPEG-NH2来进行表面改性是可行的。3.2光谱分析3.2.1FT-IR分析芳香族聚酰胺1660cm-1(amideI,C=Ostretch)and1544cm-1(amideII,N-Hbend)未改性的和改性的对比显示，改性的出现了新的强峰，在943cm_1,1080cm_1,and2875cm_1,w代表了PEG的CH2rockandC-Cstretch,C-OandC-Cstretch,andtheCH2

6、symmetricstretchof。图未改性和改性膜的ART-IR光谱分析3.2.2XPS分析表XPS光谱分析改性和未改性膜表面的原子浓度与ATPL-FTIR得出的结果一直，PEG被成功接枝到膜表面3.2.3AFM表征图未改性和改性的膜的AFM图未改性的膜表面是规则的山谷山脊形状，具有均匀的形态和分布特征；而改性的膜式不规则的，有新的突起以及不均匀分布，是由于PEG链的覆盖不充分，所以膜表面粗糙度增加。进一步证明了PEG被接枝到膜表面。3.3污垢测试100ppm鞣酸和100ppmDTAB用来污垢测试。鞣酸是

7、一种常见的污染物，DTAB能够被疏水膜吸附。图未改性的和改性膜的污垢测试：（a）DTAB（b）鞣酸从图中可以看出改性后的膜具有更好的抗污染性能。理由如下：第一、接枝一个亲水PEG层增强了莫得亲水性；第二、改性过程消除了一部分酰化卤，负电荷变少；最后、PEG链具有好的空间位阻功能。这些因素使膜具有抗污染性能。但是，需要指出的是，改性后的膜变得更粗糙，使膜的抗污染性能下降，假设能进一步改性使其成为均匀的表面，这种改性方法具有更好的应用潜力。