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化工原料常见问题

PVP在PVDF中空纤维膜改性研究中的作用

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        PVDF中空纤维膜改性研究

  交联PVP制备亲水化PVDF中空纤维膜

  利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的自交联以及与聚偏氟乙烯(PVDF)的互交联,实现了PVDF微孔膜的亲水化改性。考察了溶液浓度、反应时间等因素对改性PVDF膜性能的影响,采用FT—IR、NMR、接触角和水通量等测试方法表征改性前后PVDF膜的性能。

  结果表明,自交联PVP的强吸水性使得改性后的PVDF膜(PVDF-cl-PVP膜)亲水性显著提高,与水的接触角45s内即可降至0。膜的纯水通量为600L/(m2•h)。PVDF与PVP的互交联以及PVP的自交联结构使得PVP牢牢固定于PVDF微孔膜外表面及膜内部孔通道表面,实现了PVDF微孔膜的永久亲水化。PVDF-cl-PVP膜经纯水反复清洗后仍能保持很高的亲水性。经PVP改性后,PVDF膜的通量恢复率提高了16%,表明PVDF-cl-PVP膜的抗污染性得到显著提高。

  pvp化学式反应.png

  本文利用PVP的自交联性及与PVDF的互交联性,将其牢牢地固定在PVDF膜外表面及膜内部孔道表面:通过FT-IR、NMR、接触角和水通量等测试方法表征了改性PVDF膜的亲水性、纯水通量及稳定性,考察了PVP溶液浓度、反应时间等因素对交联反应的影响,并研究了改性前后PVDF膜抗污染性的变化。

  pvp化学实验.png

  实验部分

  聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半结晶聚合物,具有良好的热稳定性、耐化学稳定性和抗紫外线辐射能力。由PVDF制备的超/微滤(UF/MF)膜被广泛应用于污水处理,蛋白质净化,微生物过滤等领域[1-3]。然而,由于PVDF的表面能低,疏水性强,使得PVDF膜较易受到有机物、蛋白质、微生物等污染,在生物制药等水处理的应用中受到了限制。

  因此,对PVDF膜进行亲水化改性具有重要的意义。常用的PVDF膜亲水改性方法包括膜本体改性(如共混或共聚)[4-6]与膜表面改性(如涂覆或接枝)[7-9]。

  聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一种水溶性线性结构的聚酰胺,具有较强的亲水性,常作为添加剂或改性剂在亲水性UF/MF膜的制备中广泛应用[10]。但由于PVP极易溶于水,这使得膜改性后的亲水稳定性较差[11]。交联聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)可在引发剂(如过硫酸盐、偶氮二异丁腈等)存在的情况下加热PVP至90℃以上,发生交联反应而成,PVPP不溶于强酸、强碱及一般有机溶剂,且具有较强的吸水性[12-14]。

  因此,将PVPP用于改善疏水膜的亲水性,能够有效避免PVP的流失情况,提高亲水稳定性。同时,在过硫酸盐存在的情况下,PVDF也会产生相应的-CH2C.FCH2-,-CF2C.HCF2-等自由基,此时就会发生PVP与PVDF的互交联反应,形成稳定结构,这将进一步降低PVP的流失情况,保证亲水持久性[15-16]。


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