聚乙烯醇／碳纳米管复合超滤膜的制备及应用研究

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1、于海容，等：聚乙烯醇／碳纳米管复合超滤膜的制备及应用研究59聚乙烯醇／碳纳米管复合超滤膜的制备及应用研究术于海容王宗花张菲菲夏建飞夏延致李延辉(青岛大学国家重点实验室培育基地纤维新材料与现代纺织实验室，青岛266071)摘要以聚乙烯醇(PVA)为基膜材料，以羧基化碳纳米管(c—CNT)为添加剂，采用浸没沉淀相转化法制备了一种新颖的PVA／c—CNT复合超滤膜。考察了e—CNT的用量对膜力学性能、水通量、截留率及耐污染性能的影响。结果表明，当c—CNT用量为2份时，复合超滤膜的拉伸性能、水通量、截留率均达到最佳，膜的抗

2、污染能力得到提高。分别以甲基橙和甲基紫作为代表偶氮类和三苯甲烷类印染废水的模型化合物，考察复合超滤膜对它们的吸附性能。结果表明，膜对这两类物质的吸附性能较强，再生能力达95％以上。该PVA／c—CNT复合超滤膜可应用于印染废水的处理中。关键词碳纳米管聚乙烯醇超滤膜相转化印染废水膜分离技术是指用天然或人工合成的薄膜，以起了人们研究的热潮。CNT因具有良好的力学性外界能量或者化学位移为推动力，对双组分或多组能、电学性能、韧性、大的比表面积等特点而被广泛分液体或气体进行分离、提纯或富集，被公认为是应用在储氢材料、复合材料增

3、强剂、超导材料等领21世纪最有发展前景的高新技术之一_J。超滤作域。纳米技术的进步使得基于CNT的纳米多孑L为膜分离技术中的一种，是以压力差为驱动力的物膜得到了发展。最近，J．H．Choi等。。把改性的多壁理分离过程，近年来得到了迅速的发展，应用于蛋白碳纳米管(MWNTs)与聚砜材料共混，采用相转化法质浓缩_2J、含油废水和纺织废水中有机物的去制备出MWNTs分散良好的复合膜，复合膜的纯水除。但在使用过程中发现，膜污染现象导致膜渗透通量和截留率相对于聚砜膜有所提高。ShiQiu通量下降，严重影响了超滤膜在实际中的应用

4、效率。等¨将MWNTs经混酸处理后，与5一异氰酸酯一最近的研究致力于通过对膜材料进行改性或者选择异酞酰氯反应，再与聚砜混合制备了共混超滤膜，复亲水性物质作为膜材料来解决膜污染的问题。合膜的水通量得到了提高。此外，膜表面的蛋白质聚乙烯醇(PVA)是一种含有大量羟基的聚合吸附量减少，提高了膜的耐污染性能。本研究组物，采用PVA制备的超滤膜具有很好的亲水性，能在前期工作中制备并表征了CNT／硝基纤维素复合抗蛋白质类物质的污染性。但PVA膜易溶胀，湿膜膜，将其用于染料废水中直接灰D的吸附处理，效力学强度差且截留率低。近年来，

5、有机一无机纳米果良好，有望用于染料废水中苯环类物质的处理。粒子复合膜结合了有机聚合物和无机材料的特点，笔者以PVA为膜基体材料，在铸膜液中添加一成为膜科学研究的热点tsj。大量研究表明，向有机定量的用表面活性剂分散好的羧基化的CNT(e—的基膜中添加无机纳米粒子，可以增加膜的力学强CNT)，以聚乙二醇(PEG)为致孔剂，通过浸没沉淀度和寿命，抑制大孔结构的形成，从而使膜具有优异相转化法制膜。研究了CNT的用量对复合膜性能的渗透性能，同时还能增加膜的导电性能。如，制备的影响及膜对印染废水中偶氮类及三苯甲烷类物质的纳米P

6、VA—SiO：复合超滤膜，具有良好的弹性和的去除情况。力学强度，截留率和耐污染性都比没有添加SiO，时1实验部分高J。PengFubing等制备了PVA／结晶鳞片石墨1．1主要原材料复合渗透蒸发膜，用于分离苯和环己烷混合物。研PVA：平均聚合度为1750±50，上海埃彼化学试究结果显示，复合膜的渗透性能和选择性同时得到剂有限公司；了提高，复合膜的渗透通量和分离因子比纯PVA膜{国家自然科学基金项目(20975056，50802045)、青岛市科技计分别增加了4倍和6倍，而且石墨颗粒的大小和用划基础研究项目(09133

7、0jch)、NSFC—JSPS中日合作与交流项目量对复合膜的渗透蒸发性能非常敏感。(2l111140014)、山东省泰山学者项目碳纳米管(CNT)是新型的一维纳米碳材料J，通讯作者自被发现以来，由于其独特的结构及优异的性能掀收稿日期：2011-08-04工程塑料应用2011年，第39卷，第9期PEG：上海埃彼化学试剂有限公司；算公式如式(1)所示。CNT：清华大学；J=V／St(1)Na2SO：上海试剂厂；式中：．，——水通量，L·m～·h～；牛血清蛋白(BSA)、十二烷基硫酸钠(SDS)：上水溶液的体积，L；海埃彼

8、化学试剂有限公司。Js——膜的有效面积，m；1．2主要设备、仪器——过滤时间，h。紫外可见光分光光度计：7530G型，惠普上海分(3)截留率实验析仪器有限公司；在室温下，配制一系列浓度的BSA标准溶液，超声波清洗仪：SK5200H型，上海科导超声仪经紫外可见分光光度计测定，得到相应的吸光度A，器有限公司；绘制标准曲线A—c嘲。然后再将一定浓度的