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1、第27卷第6期膜科学与技术Vol.27No.62007年12月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYDec.2007文章编号:1007-8924(2007)06-0047-05填充纳米SiO2对聚偏氟乙烯膜性能的影响张裕卿,张红柳,曲云(天津大学化工学院,天津300072)摘要:聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能优良的膜材料,被广泛用于溶液的净化、分离、浓缩过程.但由于它的疏水性,膜在分离过程中极容易受到蛋白质等有机物的污染,会导致膜通量下降,使用寿命缩短.为提高膜的性能,将经过γ-氨丙基三乙氧基
2、硅烷改性的纳米SiO2粒子填充到聚偏氟乙烯铸膜液中,通过溶胶-凝胶法制得复合膜,并对该膜的形貌、韧性、亲水性和中水处理的性能进行了表征.结果表明,改性的纳米SiO2能够在膜内均匀分散,使复合膜的韧性显著提高,在处理中水过程中纳米SiO2粒子与PVDF结合良好;膜的接触角由83°下降到41°,2通量相对稳定,在0.1MPa操作压力下通量维持在280L/(m·h),表明复合膜的耐污染能力大大增强.关键词:纳米SiO2;聚偏氟乙烯;复合膜中图分类号:TQ028.8文献标识码:A聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有良好的耐冲击
3、高,在分子间力、静电作用的影响下,容易团聚,很难性、耐磨性、耐候性和化学稳定性而成为目前首选的均匀分散.为了改善纳米SiO2表面性能,可以采用膜材料之一[1],但是由于PVDF的表面能低,有极[9]偶联剂对其进行表面改性,降低其表面活性,使[2]强的憎水性,所以在用于水体净化、天然产物有其不易团聚;为了更好的分散,可以利用超声波的特效成分的分离、浓缩时,膜容易受到污染[3,4].为了[10]殊分散性能,超声空化作用所产生的超声波和微提高膜的使用性能,要对其进行改性.射流具有很强的粉碎作用,这样可以达到分散颗粒将无
4、机粒子填充到高分子的膜材料中由于操作[11-13]的目的.本文在前期工作基础之上把改性纳[5]方便,制备工艺简单而被广泛采用.Genne等把米SiO2添充到PVDF中制成复合膜,并对膜的理化ZrO2添充到聚砜中,提高了膜的通量和耐污染能性能和对中水的分离性能进行了研究.力.纳米SiO2粒子表面由于具有丰富的硅羟基和较1实验部分[6]强的表面效应,将其填充到高分子材料中,可改[7]1.1原材料及仪器善材料的硬度、韧性、亲水性等.Bottino等将纳米SiO2粒子添充到聚乙烯醇中,所得复合膜的热力学聚偏氟乙烯,FR9
5、04,上海三爱富新材料有限公性能,强度、韧性等均有不同程度的提高;Merkel司;纳米SiO2粒子,SiO2含量不少于9918%,自制;等[8]向聚4-甲基-2-戊炔中加入纳米SiOγ-氨丙基三乙氧基硅烷,丹阳市晨光偶联剂有限2制成复合膜,所得膜材料的渗透性和选择性都得到了大公司;N,N-二甲基乙酰胺(DMAc),AR,天津市大幅度提高.但目前填充时存在的主要问题是将纳米茂化学仪器供应站;聚乙二醇400(PEG400),AR,粒子添充到铸膜液中后,由于纳米粒子的表面能极天津市津宇精细化工厂.收稿日期:2006-0
6、7-24;修改稿收到日期:2006-10-11基金项目:中国博士后科学基金(413395-0306),天津大学青年教师基金资助项目(411716),天津市科技攻关计划(033180811),天津市应用基础研究计划项目(07JCYBJC00700)作者简介:张裕卿(1963-),男,天津市人,博士后,副教授,研究生导师〈,zhangyuqing@tju.edu.cn〉©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.h
7、ttp://www.cnki.net·48·膜科学与技术第27卷WH8401型电动搅拌器,天津市威华实验仪器min.水通量按下式计算:厂;KQ3200DE型医用数控超声波清洗器,昆山市V水通量=超声仪器有限公司;环境扫描电子显微镜(XL30S×tESEM),荷兰Philips公司;动态接触角测量仪,德式中,V为透过体积,L;S为膜的有效使用面积,2国Dataphysics公司;超滤膜评价装置,自制;m;t为工作时间,h.MAGNA.IR560红外光谱仪,美国NICOLET公司.2结果与讨论1.2实验方法1.2.1
8、改性SiO2粒子的制备2.1膜的理化性能分析选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂,将其2.1.1膜的韧性分析溶于乙醇水溶液中配成质量浓度为5%～20%的溶分别对不同组成结构的膜进行对折实验,其最液,先用冰醋酸调节pH至3搅拌1h,再用氨水调短对折长度如表1所示.节pH值至11并搅拌1h后加入SiO2升温至80～表1不同铸膜液组成膜的韧性比较100℃进行偶联反应处理1～2h,
