具有光敏性和温敏性的PVDF-g-PNIPAAm/GO复合膜的制备及性能研究

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随着水污染问题的持续加重,如何对废水进行处理成为了一个研究热点。聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜在废水处理中具有很多优点,如机械强度大,无二次污染,能耗低等。但是由于PVDF疏水性较强,易污染,且无环境响应性,使其适用范围大大地减少了。通过对PVDF膜进行改性,不仅提高了膜的亲水性和抗污性,还能使膜具有环境响应性。本文通过碱处理接枝处理,将具有温敏性能的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)接枝在PVDF主链上,制备聚偏氟乙烯-g-N-异丙基丙烯酰胺(PVDF-g-PNIPAAm)聚合物。再将聚合物与具有光热转换能力的氧化石墨烯(GO)共混获得铸膜液,利用浸没相转换法制备了兼具温敏性和光敏性的复合膜。本文主要研究了基体种类(PVDF、PVDF-g-PNIPAAm)和GO含量对复合膜的结构(孔径大小、孔隙率和亲水性等)和近红外光照下的升温速率的影响规律。进一步地,研究了在不同的滤液温度和光照下复合膜渗透性能的温敏性和光敏性。结果表明,PNIPAAm修饰复合膜后,复合膜的亲水性和抗污性得到了明显的提高,GO的加入使复合膜在近红外光照射下,可快速地升温至32℃以上(PNIPAAm的临界温度)。复合膜具有良好的温敏性,当滤液由25℃加热至40℃时,复合膜的纯水通量提升了48%~70%,同时复合膜还具有良好的光敏性,当近红外光照射复合膜时,纯水通量提升了42%~58%。且复合膜的温敏性和光敏性在循环测试中都展现了良好的稳定性。基于复合膜的温敏性和光敏性,利用近红外光来清洗复合膜,结果表明光清洗明显地提高了复合膜的通量恢复率(99.2%)。这项工作扩展了复合膜的可控性和功能性研究。
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