0  引言

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶型聚合物，具有 很好的化学稳定性、耐热性、机械稳定性，且可在较
低的温度下溶于某些强极性有机溶剂，易于用相转化
法制膜，是一种性能优良的新型聚合物膜材料，近年 来在膜分离技术中引起了人们很大的兴趣。已成功地
应用于化工、食品、医药和生化等领域。但是PVDF的
表面能极低，是一种疏水性很强的材料，导致其成膜 后水通量较低，在分离油／水体系(尤其是含蛋白质的 溶液)时吸附污染严重，通量衰减很快，降低了膜的使 用寿命，增加了操作费用，制约了其在膜分离领域的 应用。因此，提高聚偏氟乙烯的亲水性能尤为重要。 目前，国内外学者对聚偏氟乙烯膜主要是从膜表 面和膜本体2个角度提高PVDF微／超滤膜的亲水性能， 其改性方法多种多样，各具特色。在膜表面改性方面，
如Ying  L．等¨睬用两步法把丙烯酸(AAc)单体接枝 到PVDF分子链上，亲水改性效果更为显著；A．Bottino 等121通过对PVDF材料本身进行化学处理，再用处理后
的聚合物制膜，取得了比较理想的改性效果。S．Molly 等【31通过两步化学改性在PVDF膜表面引入羧基，提高 了膜的亲水性能；Jan．Johansson等H1采用低温等离子 体改性PVDF微孑L膜，取得了一定进展。在膜本体改性 方面，已报道的与PVDF进行共混制膜以改善其亲水性 的聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA      y5。61、聚丙烯 腈(PAN尸、聚乙酸乙烯酯(PVAc尸、磺化聚碳酸酯 (SPC)【91、三乙酸纤维素(CA)【1训等多种。
本研究利用共混的方法，在聚偏氟乙烯中添加亲 水性羟甲基乙基纤维素，以提高聚偏氟乙烯的亲水 性，并从材料体系组成和内部结构的角度，通过添加 纳米二氧化钛粒子提高聚偏氟乙烯膜的强度和韧性， 使无机、有机、纳米粒子3种物质的特性完美地结合 在一起，制备出性能优异的复合超滤膜，同时，对复 合超滤膜的渗透性能进行了研究。

1    实验

1．1    实验材料与仪器
1．1．1   主要实验材料 聚偏氟乙烯(PVDF)：黏度为0．67，上海有机氟研
究所；羧甲基纤维素(CMC)：中国医药集团上海化学 试剂公司；二甲基乙酰胺(DMAc)：化学纯，上海光 达化工试剂厂；无水乙醇：分析纯，杭州汇普化工有 限公司；十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)：湖南师范 大学试剂厂；纳米二氧化钛(TiO，)：北京联科纳米材 料有限公司。
1．1．2   主要实验仪器
磁力搅拌器：CJB-22型，上海羌强仪器设备有限 公司；扫描电子显微镜(SEM)：S-3000N型，捷克； 杯试超滤器：MSC-300，上海摩速科学器材有限公司。
1．2    纳米粒子表面处理
为克服纳米粒子的团聚现象，提高其在铸膜液中 的分散性，需对纳米粒子进行表面改性。将称取的lO    g 纳米TiO，粒子加入2  000 mL质量分数为0．7％的十二 烷基硫酸钠(SDS)溶液中，调节pH值为4—5，搅拌
万方数据
6 h后离心收集改性粒子，并洗涤数次后干燥，得到白
色纳米粉体。
1．3   聚偏氟乙酰复合微滤膜的制备
1)将一定量PDVF溶于一定量含氯化锂(Lia)的 DMAc中，利用磁力搅拌器搅拌为均匀溶液；
2)将经过表面改性的纳米粒子(质量分数分别为
0、1％、2％、3％)加入DMAc溶剂中，经微声波震 荡分散；
3)在PVDF的DMAc溶液中，分别加入质量分数为
2％、4％、6％的CMC，并将分散的纳米粒子混合溶 液加入PVDF的DMAc溶液中，在60℃的恒温水浴中 充分搅拌并微声震荡直至纳米粒子在溶液中均匀分 散，制成悬浮铸膜液，静止脱泡后在室温下将铸膜液 利用刮膜器涂布成膜。最后在空气中静止一段时间后 放入乙醇一水溶液凝胶浴中凝胶定型。
1．4膜性能评价
1．4．1   复合膜结构表征
1)表面结构观察    为观察微滤膜表面微观形态， 研究微滤膜的结构随铸膜液组成及成膜条件的变化规 律，本试验用扫描电子显微镜(SEM)观察微滤膜表 面微观结构。
2)孔隙率膜孔隙率是决定膜性能的关键因素之 一，孔隙率越大，膜的渗透性能相应越好。其主要测 量方法为：利用电子天平分别称出含不同量纳米TiO， 的醋酸纤维素复合膜的湿膜、干膜的质量∞。和∞：，孔

(1)

式(1)中：s为膜的孔隙率；pH：0为水的质量密度，单 位为g／cm3；V为膜的表观体积，单位为cm3。
1．4．2   膜的性能测定
1)透水率与压密性能透水率指单位时间内透过单 位膜面积的水的体积，也称水通量，单位为ml／(cm2．h)。 透水率主要受膜的孔隙率和材料的亲水性影响。通常，
在一定的压力下，亲水性越好，孔隙率越大，膜的透水
性吐蝴，其毒弑为：．，=三。(△p一△7r)，            (2)
式(2)中：‘为膜的水漱数，单位为IIll／(cm2•h•MPa)；
卸为膜两侧的压力差，单位为MPa；ATr为膜两侧的渗
透压差，单位为MPa。若用纯水做实验时，ATr=0，此 时，式(2)变为：J=L。△p，                       (3) 在操作压力～定的条件下，式(3)改为：J=¨／(t．J)， 其中：V表示t时间内透过的水的体积；s表示膜的有 效面积。在测试微滤膜透水率的实验中，所选择的操
作压力为0．05 MPa，有效膜面积为25   cm2。
2)截留率截留率是衡量微滤膜分离性能的关键 因素，它与膜的孑L径和截留粒子尺寸有关。膜耐污染 性是衡量微滤膜性能的重要指标，它与膜材料的亲水
 
40                              湖南工业大学学报                     2009定

 
性能有关。本实验通过对比研究不同改性配方的复合(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）