聚苯胺-蒙脱土复合物改性PVDF超滤膜的制备与性能研究

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聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种高分子聚合物分离膜材料,以其价格低廉、良好的化学稳定性和热稳定性,成为新型膜材料开发领域的优选材料。但是,PVDF膜具有较强的疏水性能,在实际应用过程中容易被污染,限制了PVDF膜的广泛应用。因此,对疏水性的PVDF膜进行亲水性改性以提高膜的抗污染性能,降低膜运行过程中的动力能耗是一个备受关注的问题。本文以过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用原位化学氧化法制备得到插层的聚苯胺-蒙脱土纳米复合物(PANI-MMT)。红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等分析表明,聚苯胺(PANI)已经插层到蒙脱土(MMT)的层状结构中。将PANI-MMT作为亲水性添加剂添加到PVDF/PVP K30/NMP铸膜体系中,制备PVDF平板超滤膜。通过改变PANI-MMT的添加量,考察了添加剂含量对改性膜结构和性能的影响。红外光谱(FTIR)、水接触角(CA)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、纯水通量、截留率、通量恢复率(FRR)等分析测试结果表明,改性后的PVDF膜亲水性显著增强,且对牛血清蛋白(BSA)的截留率均保持在90%以上。当PANI-MMT的添加量为0.5%wt时,纯水通量最高可达445.86 L.m-2.h-1。相比于PVDF基膜,PANI-MMT改性PVDF超滤膜的通量恢复率明显提高,总结垢率降低,表明改性膜的抗污染性能得到了提升。当PANI-MMT的添加量为0.5%wt时,改性PVDF超滤膜的综合性能(包括亲水性能、抗污染性能及分离稳定性等)达到最优。将壳聚糖(CS)和钠基蒙脱土(Na-MMT)分别作为添加剂加入PVDF/PVP K30/NMP铸膜体系中,复合物的添加量均保持在0.5%wt,制备得到另外两种改性PVDF膜。在同等条件下,对三种改性膜的性能进行比较分析研究。
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