超亲水聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备及性能

摘要

采用超声辅助接枝聚合技术,将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝到聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面,制备PVDF-g-GMA膜;再利用氨基诱导环氧基团发生开环反应,将苏氨酸(Thr)接枝到PVDF-g-GMA膜表面,制备了具有两性离子结构表面的PVDF-g-GMA-Thr膜。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、接触角测试仪、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和牛血清白蛋白(BSA)过滤实验等系统研究了改性前后PVDF膜表面的化学组成、润湿性能、表面形貌和抗污染性能。研究结果表明,随着PVDF-g-GMA接枝Thr反应时间的增加,PVDF-g-GMA-Thr膜的亲水性能明显提高,接触角从90°降为0°,呈现出超亲水性能。同时PVDF-g-GMA-Thr膜的水通量明显提高,当Thr诱导开环反应时间为12 h时,PVDF-gGMA-Thr膜的水通量高达686 L/(m^2·h),与PVDF原膜相比,水通量提高了204. 5%。在BSA的过滤测试中,与PVDF膜相比,PVDF-g-GMA-Thr膜呈现出良好的截留性能和抗污染性能,BSA截留率从42%提高到84%,水通量恢复率从53%提高到87%,不可逆污染率从47%降到12%,表明通过接枝Thr构筑两性离子结构表面可以有效减小膜污染。