浙江大学硕士学位论文聚合物多孔膜的亲水化改性姓名：肖玲申请学位级别：硕士专业：高分子化学与物理指导教师：朱宝库20070524浙江大学硕士学位论文摘要

本论文以聚偏氟乙烯（ＰｖＤＦ）、聚醚砜（ＰＥＳ）两种膜材料为研究对象，围绕浸没沉淀相转化法制备多孔膜的亲水化改性展开。通过膜结构及性能的表征，考察共混和电晕诱导接枝两种改性方法的亲水改性效果及稳定性。基于两亲性嵌段共聚物ＰＴＦＥ．ｂ＿ＰＥ０（ＦＳＯ）中亲水性聚环氧乙烷链段（ＰＥＯ）

在成膜及后处理过程中于膜表面和孔壁富集赋予ＰＶＤＦ良好的亲水性、氟碳链段（Ｐ１１毛）与基体ＰＶＤＦ之间强相互作用提高膜内嵌段共聚物稳定性的原理，提出以ＦＳＯ作为ＰＶＤＦ膜的亲水改性剂的设想。采用相转化法制备出亲水性ＰｖＤＦ／ＦＳＯ共混膜，结构、性能及应用过程模拟研究等均证实了设想的合理性和可行性。当ＦＳＯ含量为３０ｗｔ％时，共混膜水接触角在１５ｓ内即可降到ｌｏｏ以下，水通量达到１９７０．１０Ｌ／ｈ＊ｍ２。

以嵌段共聚物ＰＥＯ－ＰＰＯ．ＰＥＯ（Ｅｐｌ、Ｅｐ２）、磺化聚醚砜（ＳＰＥＳ）为亲水改性剂，聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰＫ９０）、纳米Ｔｉ０２、吐温８０和Ｈ２０为共混添加剂，制备出亲水性ＰＥＳ多孔膜。当Ｅｐｌ添加量为３０ｗｔ％时，共混膜水接触角在１５０ｓ内降到ｌｏｏ以下，水通量达至Ｕ１６９０．４７Ｌ／ｈ＋ｍ２。研究结果表明，ＳＰＥＳ对ＰＥＳ膜亲水性的共混改性效果优于ＰＥＯ．ＰＰＯ．ＰＥＯ。研究了一种常温常压操作、设备和操作费用低、工业上易实现连续化生产的电晕诱导接枝聚合进行膜改性的技术。在常温常压空气氛围中，采用电晕放电对ＰＶＤＦ膜进行处理，在膜表面产生过氧基团，分解产生的活性自由基引发丙烯酸（ＡＡｃ）、Ｎ．乙烯基吡咯烷酮（ＮＶＰ）在膜表面和膜孔内壁接枝聚合。ＦＴ．ＩＲ／ＡＴＲ和ＸＰＳ测试证实了ＰＡＡｃ、ＰＶＰ在ＰＶＤＦ膜表面的接枝，且随着电晕处理时间的延长、单体浓度的增大，膜亲水改性效果越好。相比而言，ＰＶＰ接枝改性的ＰＶＤＦ膜比ＰＡＡｃ改性膜具有更好的亲水性，水接触角达Ｎ４５．７０，且具有良好的稳定性。

关键词：聚偏氟乙烯聚醚砜共混电晕接枝两亲性嵌段共聚物浙江大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｓｉｓ，ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ）（ＰＶＤＦ）ａｎｄｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ

（ＰＥＳ）ｐｏｒｏｕｓｍｅｍｂｒａｎｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｖｉａｐｈａｓｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎ

ｐｒｏｅｅ站ｔｏｉｍｐｒｏｖｅ

ｔｈｅ

ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙｏｆｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｓ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｅｍｂｒａｎｅｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｕｓｅｄｉｎｍｏｄｉｆｙｉｎｇ

ｔｈｅｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙ

ｏｆｍｅｍｂｒａｎｅｓ．

ＡｍｐｈｉｐｈｉｌｉｃＢｌｏｃｋＣｏｐｏｌｙｍｅｒＰＴＦＥ－ｂ－ＰＥＯ（ＦＳＯ）ｗａｓｕｓｅｄａｓａｄｄｉｔｉｖｅ

ｉｎｔｈｅ

ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＰＶＤＦｐｈａｓｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｐｒｉｎｃｉｐｉｕｍｔｈａｔｔｈｅｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｏｆｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃＰＥＯｓｅｇｍｅｎｔｓｅｎｄｏｗｍｅｍｂｒａｎｅｗｉｔｈｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙ，ａｎｄ

ｔｈｅｓｔｒｏｎｇｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄｓｅｇｍｅｎｔｓａｎｄＰＶＤＦｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｎｍｅｍｂｒａｎｅ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰＶＤＦ／ＦＳＯｂｌｅｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅｗｅｒｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．Ａｎａｎａｏｕｎｔｏｆ３０ｗｔ％ＦＳＯ—ａｄｄｅｄｇｅｎｅｒａｔｅｄａ

ｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｗａｔｅｒｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅｔｏｂｅｌｏｗ１００ａｆｔｅｒ１５ｓｅｅ，ａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒｆｌｕｘｗａｓ１９７０．１０Ｌ，Ｉｌ·ｍ２．

ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｅｐａｒｅｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃＰＥＳｐｏｒｏｕｓｍｅｍｂｒａｎｅ，ｔｈｅｂｌｏｃｋｃｏｐｏｌｙｍｅｒ

ＰＥＯ－ＰＰＯ—ＰＥＯ（Ｅｐｌ、Ｅｐ２）ａｎｄｓｕｌｆｏｎａｔｅｄｐｏｌｙ（ｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）（ＳＰＥＳ）ｗｅｒｅｓｅｒｖｅｄａｓ

ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｍｏｄｉｆｉｅｒｓ，ａｎｄｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ（ＰＶＰＫ９０）、ｌｌａｎｏ·Ｔｉ０２、Ｔｗｅｅｎ－８０ａｎｄＨ２０ｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｓａｄｄｉｔｉｖｅｓ．Ａｎａｍｏｕｎｔｏｆ３０ｗｔ％Ｅｐｌ－ａｄｄｅｄｇｅｎｅｒａｔｅｄ

ａ

ｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｗａｔｅｒｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅｔｏｂｅｌｏｗ１００ａｆｔｅｒ１５０ｓｅｅ，ａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒｆｌｕｘｗａｓ

１６９０．４７Ｌ／ｈ＊∥．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔＰＥＳｍｅｍｂｒａｎｅｓｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙ

ＳＰＥＳａｌｅｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｗｈｉｃｈｄｅａｌｅｄｗｉｔｈＰＥＯ．ＰＰＯ．ＰＥＯ．Ｇｒａｆｔｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｃｒｙｌａｔｅａｃｉｄ（ＡＡｃ）ａｎｄＮ—Ｖｉｎｙｌ·２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ（ＮＶＰ）

ｏｎｔｏＰＶＤＦｍｅｍｂｒａｎｅｓｕｒｆａｃｅｓＷａｓａｃｈｉｅｖｅｄｕｓｉｎｇｃｏｒｏｎａｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ

ａｍｂｉｅｎｃｅａｓａｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙ

ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＡＡｃ／ＮＶＰｉｎ

ａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ．ＴｈｅｇｒａｆｔｉｎｇｏｆＰＡＡｃ／ＮＶＰｏｎＰＶＤＦｍｅｍｂｒａｎｅＷａｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄｂｙＦＴ－ＩＲ／ＡＴＲａｎｄＸＰＳａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙｏｆｇｒａｆｔｅｄ

ｍｅｍｂｒａｎｅｅｎｈａｎｃｅｄ

ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｏｒｏｎａｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｉｍｅａｎｄＡＡｃ／ＮＶＰｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ｏｎ

ｔｈｅｓａｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｍｅｍｂｒａｎｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｍｏｄｉｆｙｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＮＶＰ２浙江大学硕士学位论文ｇｒａｆｔｅｄｔｏＰＶＤＦｍｅｍｂｒａｎｅｓａｒｅｂｅｔｔｅｒｔｈａｎＡＡｃｄｏｅｓ，ａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒＣＯｌｌｌａＣＩ．ａｎ菩ｅｏｆＮＶＰ．ｇｒａｆｔｅｄＰＶＤＦｍｅＩＩｌｂ舢ｅｗａｓ４５．７０．

ＫｅｙｗｏＨＢ：Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ），Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ，ｂｌｅｎｄ，ｃｏｒｏｎａ，ｇｒａＲ，ＡｍｐｈｉｐｈｉｌｉｃＢｌｏｃｋＣｏｐｏｌｙｍｃｒ

３浙江大学硕士学位论文１．１聚合物分离膜概述１．１．１膜分离技术

第一章文献综述

膜分离技术作为一种新型的分离技术，是指用天然或人工合成的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。相对于传统的分离方法，膜分离技术具有能耗低、分离性能好、无二次污染、操作简单等优点，因此在目前能源短缺和环境污染日益严重的时代，膜分离技术得到普遍重视，工业化应用范围已从原来的苦咸水淡化、海水淡化，发展到废水处理、纯水超纯水制备、化工分离、食品加工、生物和医药制品提纯、气体分离、贵重金属提取以及有机物和无机物的分离、浓缩、精制与提纯等领域Ｉｌ，２１。分离膜是膜分离技术的起点与核心，也是膜分离技术研究发展的方向和重点。广义而言，“膜”为两相之间的一个选择性屏障，选择性是膜或膜过程的固有特性１３ｊ。简单地说，“膜”是指分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种化学物质的阻挡层。它可以是均相的或者非均相的，对称的或者非对称的，固体的或液体的，中性的或荷电的，其厚度可以从几微米（甚至Ｏ．１ｌｔｍ）到几毫米。膜分离过程主要包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、离子交换、渗析、蒸馏、渗透蒸发、离子选择膜、生物膜和其它功能膜过程等ｔ４１。膜分离过程主要基于化学物质通过膜相际的传递速度的不同。而传递速度主要决定于推动力或膜与组分所受的力，组分的迁移率和组分在相界面的浓度等因素。膜分离过程可由Ｆｉｇｕｒｅ１．１示意，Ｐｈａｓｅｌ为原料或上游测，Ｐｈａｓｅ２为渗透物或下游侧。原料混合物中某一组分可以比其它组分更快地通过膜而传递到下游侧，从而实现分离。膜过程一般有以下三种传质形式。（１）被动传递：通过膜的组分均以化学势梯度为推动力。该化学势梯度，可以是膜两侧的浓度差、压力差、温度差或电势差。（２）促进传递：通过膜的组分仍以化学势梯度为推动力，各组分由特定的