浸入沉淀相转化法制膜

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1、第20卷第5期膜科学与技术Vo1.20No.52000年10月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYOct.2000文章编号:1007-8924(2000)05-0036-06浸入沉淀相转化法制膜俞三传高从(国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心,杭州310012)摘要:综述了近期关于浸入沉淀相转化法制备聚合物分离膜的理论和实验研究工作.对浸入沉淀相转化法制备聚合物分离膜的过程热力学、发生的各种相转变(液-液分相,聚合物的结晶、凝胶化和玻璃化转变等)、成膜机理和膜结构形态进行了分析

2、.并对影响膜结构形态的因素如聚合物的选择、聚合物的浓度、溶剂/非溶剂体系的选择、制膜液的组成、凝胶浴的组成等进行了讨论.关键词:浸入沉淀;相转化膜;多孔膜;成膜机理中图分类号:TQ02818文献标识码:A聚合物分离膜目前已在工业上得到广泛应用,于增强材料上或从喷丝口挤出,而后迅速浸入非溶主要有微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜和气体分剂浴中,随着溶剂和非溶剂的不断交换而发生聚合离膜等.每个应用领域均对膜材料和膜结构提出了物溶液的液-液相分离,分相体系经聚合物的相转不同的要求,对于微滤和超滤膜,膜的孔

3、隙率和孔径化固化作用,最终形成不同结构形态和性能的膜.将最终决定其过滤效率,而对于气体分离膜,膜材料本文主要讨论浸入沉淀相转化法制备聚合物分的选择性和渗透性决定了其分离效率.多孔性是分离膜的过程热力学、发生的各种相转变(液-液分离用聚合物膜的重要特征,即使是气体分离膜,其超相,聚合物的结晶、凝胶化和玻璃化转变)、成膜机理[1～3]薄致密表层亦是支撑于刚性多孔底层之上的.和膜结构形态,以及影响膜结构形态的因素如聚合目前,可以有多种方法来制备聚合物分离膜,如物的选择、聚合物的浓度、溶剂/非溶剂体系的选

4、择、烧结法、拉伸法、径迹蚀刻法和相转化法,由于材料制膜液的组成、凝胶浴的组成等,为用浸入沉淀相转性质和制膜工艺条件的不同,最终所成的分离膜的化法制备聚合物分离膜提供一定的理论指导.结构和性能将会有很大的差异.目前应用最广的聚1热力学合物分离膜为相转化法聚合物膜,而大多数相转化聚合物膜是通过控制聚合物溶液的相分离,即形成浸入沉淀相转化法制膜过程可由图1进行简单富聚合物相和贫聚合物相来制备的.其中,富聚合物示意.与热诱导相分离等其它方法相比,浸入沉淀相相在液-液分相后,即发生聚合物的相转变固化而转化法

5、制膜过程相对比较复杂.整个过程至少包含最终形成分离膜.因而,聚合物分离膜的性能主要由3种物质,即聚合物、溶剂和非溶剂,而且溶剂与非液-液分相过程所形成的结构形态和聚合物的相转溶剂之间的互扩散和交换在整个制膜过程中起着重变固化过程所决定.要作用.聚合物溶液可以通过多种方式使其发生相分当制膜聚合物溶液浸入凝胶浴后,溶剂和非溶[4]离,如热诱导沉淀相分离,溶剂蒸发沉淀相分剂将通过薄膜/凝胶浴界面进行互扩散,并导致聚合[5,6][7][8]离,气相沉淀相分离和浸入沉淀相分离.在物溶液发生液-液分相.通常我

6、们将整个制膜过程浸入沉淀相转化法制膜过程中,聚合物溶液先流涎视为热力学等温过程.收稿日期:2000-01-07;修改稿收到日期:2000-02-21基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(29836160)作者简介:俞三传(1969～),男,浙江省杭州市人,硕士,副研究员.第5期俞三传等:浸入沉淀相转化法制膜·37·由式(2)～式(6),我们可以获得三元相图中表示二[9]相共存(亚稳分相)的双节线(Binodalline).对于三元相图中表示不稳分相区的旋节线[10](Spinodalline),

7、可由下式来求得:2G22G33=(G23)(7)图1浸入沉淀相转化法制膜示意图2t9ΔGmGij=(8)S—溶剂;NS—非溶剂;P—聚合物9

8、g23(<3)n2<3(1)式中,下标1、2、3分别表示非溶剂、溶剂和聚合物;ni和