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超滤技术是一种绿色节能的新型分离技术,在生物分离领域具有广阔的应用前景,但膜污染严重制约其更广泛的应用。改善膜的亲水性能有效降低膜污染,因此,本文以获得亲水性分离膜的简便制备方法为出发点,系统研究了新型乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)亲水膜的制备、构效关系和抗污染性能,并对液滴在膜表面的润湿行为进行了探究。
以乙烯基含量分别为29%,32%,38%,44%的EVAL为膜材料,采用浸没沉淀法,制备了EVAL多孔膜,并对其进行了表征。FESEM照片表明,EVAL膜表面开孔密集而均匀,具有凹凸形貌;考察了乙烯基含量对EVAL膜的亲水性及抗污染性能的影响,结果表明,随着乙烯基含量的增加,膜的接触角升高,亲水性下降,纯水通量降低,同时,EVAL膜抗污染性能随着乙烯基含量的增加而降低,乙烯基含量29%EVAL膜亲水性最强,接触角为24°,其抗污染能力也最好,纯水通量恢复率为71%。
采用乙醇,氯化锂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP),二氧化硅颗粒为改性剂,通过共混法对乙烯基含量44%的EVAL膜进行亲水改性。三种可溶改性剂中,PVP使EVAL膜的接触角降低16°,效果最佳;二氧化硅颗粒的加入提高了EVAL膜的亲水性,但铸膜液不稳定。红外谱图表明PVP改性EVAL膜中有PVP残留;接触角的测试结果表明,PVP改性降低了乙烯基含量29%EVAL膜的亲水性,而提高了具有较高乙烯基含量的PVP/EVAL膜的亲水性。
考察了EVAL膜分别在未干燥、冷冻干燥、甘油浸泡干燥三种状态下的接触角,深入分析了液体在微孔固体表面的润湿行为,指出液滴在微孔膜表面润湿分为“引导”和“渗透”两个步骤,“引导”是“渗透”的前提,“引导”过程由固体表面基团的亲疏水性质决定,“渗透”主要受孔结构影响。此论述对液体润湿多孔固体表面理论做了有益补充,还需进一步深入研究。