多孔膜研究进展　

多孔膜研究进展

报告人：时孟琪导师：王志时间：2012年10月————————超滤（UF）多孔膜内容提要

1.超滤膜研究进展

1.1超滤膜材料

1.2超滤膜制备

1.3超滤膜改性

2.

纳米复合膜研究进展

2.1常用的纳米材料

2.2纳米复合膜的制备方法

3.

多孔支撑膜研究进展21.1

超滤膜材料超滤膜材料聚合物材料无机材料醋酸纤维素聚砜聚丙烯腈聚偏氟乙烯3醋酸纤维素类天然的纤维素分子量很大，难于熔化和溶解，无法加工成膜二醋酸纤维素三醋酸纤维素混合纤维素改性醋酸纤维素超滤膜优点：亲水性好材料易得缺点：耐酸碱能力差，适合pH在4-6；使用温度不能太高，最高温度仅为30-35℃

耐微生物降解和有机溶剂能力较差最大的缺点是其压密性差4聚砜类聚砜具有良好的热稳定性、机械性能和化学稳定性，是一类具有特殊性能的工程塑料。聚醚砜与聚砜性质大体相同，因其结构单元中没有脂肪烃基团，故热稳定性更好。用这类材料制成的超滤膜机械强度好，而且热稳定性和化学稳定性能较好，目前使用比较广泛。5聚丙烯腈（PAN）半结晶聚合物优良的耐光和化学稳定性可溶于二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、苹果酸等溶剂中不溶于醇、醚、酯、酮及油类等常用溶剂耐非极性有机溶剂耐碱性稍差6聚偏氟乙烯（PVDF）聚偏氟乙烯化学稳定性能良好聚偏氟乙烯超滤膜的缺点是其强度和耐压性能较差。在室温下不被酸、碱、强氧化剂所腐蚀，脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂对其没有影响，只有发烟硫酸、强碱、酮、醚等少数化学药品能使其溶胀或部分溶解，可溶于二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜等强极性有机溶剂。7聚醚醚酮（PEEK）

聚醚醚酮是一种结晶性聚合物，具有优良的耐蠕变和耐疲劳性能，除浓硫酸外，几乎能耐任何化学药品，长期使用温度可达240℃以上，是一类非常有发展前途的超滤膜材料。聚醚醚酮磺化后可用于荷电超滤膜的制备。81.2超滤膜制备91.3超滤膜改性吸附改性接枝改性化学引发接枝紫外光引发接枝等离子体引发接枝辐照引发接枝共混改性亲水聚合物与膜材料不同膜材料共混两亲性聚合物与膜材料10化学引发接枝

DamienQuémener等使用具有端氨基的聚环氧丙烷/聚环氧乙烷的共聚物(PEG-amine)接枝聚醚酰亚胺（PEI)。首先以相转化法制备PEI超滤膜，然后将其浸入(PEG-amine)溶液中进行接枝，反应条件温和，操作简单。结果显示，当(PEG-amine)浓度为2%时，膜孔径不变，但是接触角显著下降，故抗污染性增强。11化学引发接枝DamienQuémener,Eric,J.Membr.Sci12紫外光引发接枝

HaijunYu等采用紫外接枝法在聚砜超滤膜表面接枝两性化合物3-（甲基丙烯酰胺）丙基-二甲基（3-磺丙基）氢氧化铵(MPDSAH)，抗污染性能提高，在pH为4.5-10.0时都能保持较高的纯水通量。HaijunYu,YimingCao,GuodongKang,J.Membr.Sci.,34220096–1313

接枝改性—等离子体引发接枝

HidenoriKuroki等在具有圆柱孔的聚碳酸(PC)基膜上采用等离子体诱导的方法接枝聚N异丙烯基丙烯酰胺（NIPAM）生成对温度敏感膜。14

接枝改性—等离子体引发接枝

HidenoriKuroki,HidenoriOhashi,Taichi,Itoetal.J.membr.Sci.,2010,352:22–3115接枝改性—辐照引发接枝

J.K.Shim用γ-射线引发2-羟乙基-甲基丙烯酸盐在聚丙烯超滤膜表面聚合，改性膜用于牛血清白蛋白溶液过滤时通量提高两倍，抗污染性能也得到明显改善J.K.Shim,H.S.Na,Y.M.Lee,etal.J.Membr.Sci.,2001,190:215-22616吸附改性

赵之平等将聚醚砜微孔膜浸入到羧甲基壳聚糖溶液中，而后用戊二醛交联制成荷电的微孔复合膜，该膜具有很强的抗蛋白质污染能力。

Z.-P.Zhao,Z.Wang,S.-C.Wang,J.Membr.Science,2003,217:151–15817共混改性—不同膜材料共混

Ming-ChienYang等利用聚偏氟乙烯与聚丙烯腈共混制备了改性超滤膜，与纯聚丙烯腈膜相比，其性能有了明显改变。改性超滤膜强度变差，而韧性增强；随着聚偏氟乙烯含量的增加，超滤膜的纯水通量增加，截留性能降低。

Ming-ChienYang,Ting-YuLiu,etal.J.Membr.Sci.,2003,226:119–13018共混改性—亲水聚合物与膜材料

BumsukJung等以聚丙烯腈为成膜材料，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为添加剂，采用浸没相转化法制备不对称膜。结果显示PVP加入量越多，表面致密皮层越厚，指状孔越少。当加入量相同时，分子量越大，表面皮层越厚。BumsukJung,JoonKiYoon,BokyungKim,etal.J.Membr.Sci.,2004,243:45–5719共混改性—两亲性聚合物与膜材料

TingWang等将N,N-二甲基-N-甲基丙烯酸乙酯基-N-(3-磺丙基)与甲基丙烯酸丁酯聚合得到了两性化合物，将其与聚醚砜共混制备超滤膜，得到抗污染的超滤膜，这是由于N,N-二甲基-氨基-丙烷-1-磺酸(N+(CH3)2CH2CH2CH2SO3−)基团能够有效地抑制对BSA的吸附。TingWang,Yan-QiangWang,Yan-LeiSun,etal.J.Membr.Sci.,2006,280:343–350202.纳米复合膜的研究进展近年来，纳米复合材料的研究开发引起了全世界的广泛关注，各领域内的研究者正致力于利用纳米材料提高原有材料的性能

一些研究者尝试将纳米材料用于分离膜的制备，希望为膜分离技术的发展带来新的契机212.1纳米复合膜的研究进展常用的纳米材料

金属氧化物纳米颗粒碳纳米管分子筛聚合物纳米纤维222.2纳米复合膜制备方法—共混首先合成或制备出各种形态的纳米材料，再通过溶液共混、分散液共混或熔融共混等方式将其与膜材料混合后用于膜的制备。本课题组樊志峰师兄使用自制的聚苯（PANI）纳米线与聚砜（PS)共混，所得超滤膜抗污染性能提高。AmirRazmjou等将TiO2纳米粒子进行机械和化学改性，克服了纳米粒子易团聚的弱点，制备出性能良好的超滤膜。ZhifengFan,ZhiWang,NingSun，etal.J.membr.sci.,2008,320:363–371AmirRazmjou,JalehMansouri,VickiChen，J.Membr.Sci.,2010233超滤膜作为支撑膜

蹇锡高等将杂萘联苯聚芳醚砜酮用作膜材料，所得的膜耐高温，机械强度高。并将将制得的膜作为基膜来制备耐高温的纳滤膜或者反渗透膜。

ChunruiWu,ShouhaiZhang,DalingYang,etal.J.membr.sci.,2006,279:238–24524超滤膜作为支撑膜Ghosh等以商业聚砜膜、自制聚砜膜、共混聚乙二醇、共混聚乙烯吡咯烷酮改性聚砜膜为支撑体制聚酰胺复合膜。考察基膜亲疏水性对复合膜性能的影响，他们认为使用较疏水的支撑体时，水相单体不易进入膜孔，在支撑体膜孔内部形成的聚酰胺较少，从而导致界面层传递阻力较小，获得的复合膜通量高而截留率低。并且对支撑体影响复合膜性能的原理提出了模型。25超滤膜作为支撑膜

AsimK.Ghosh,EricM.V.Hoek,J.Membr.Sci.,2009,336:140–14826超滤膜作为支撑膜Singh等采用平