高分子分离膜材料的改性方法

信阳师范学院学报(自然科学版)Journal of X inyang N o r m al U niversity 第16卷　第3期　2003年7月(N atural Science Editi on)V o l.16N o.3Jul.2003?综述?评论?争鸣?

高分子分离膜材料的改性方法

周桂娥1,陈　均2,张秀真2,高素莲2

(11安徽理工大学职业技术学院,安徽淮南232007;21安徽大学化学化工学院,安徽合肥230039)

摘　要:本文着重综述了目前常用的高分子分离膜材料的改性方法1表面活性剂改性法可以改善膜表面的亲水性,提高了膜的通量;溶剂化改性是在一定时间,一定温度下用某种溶剂对聚合物膜进行预处理,以提高

膜的分离性能;共混改性不仅简单易行,而且可以利用共混物原组分各自的优点而避开它们的缺点,以扬长避

短1等离子体改性是近年发展很快的方法,它操作简单、安全、不造成环境污染1辐射接枝的方法是膜表面改

性的重要途径之一,改性后膜的抗污性及其表面的亲水性增强1

关键词:高分子分离膜材料;改性

中图分类号:TQ3201721　　　文献标识码:A　　文章编号:100320972(2003)0320363202

0　引言

用天然或人工合成的无机或有机薄膜,以外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法统称为膜分离法1膜分离过程具有能耗低、单级分离效率高、过程简单、不污染环境等优点1随着能源短缺、水资源短缺和环境污染等问题日趋严重,膜技术在国民经济中占有越来越重要的战略地位,对21世纪的工业技术改造有着深远的影响[1]1

膜是膜分离技术的核心,膜材料的化学性质和膜的结构对膜分离的性能起着决定性作用1对膜材料的要求是具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、耐微生物侵蚀和耐氧化性能1分离膜材料大多是对已有商品高分子材料筛选得到,要得到能同时满足以上条件的膜材料是很困难的1随着膜分离技术的发展,单一的膜材料已不能满足实际应用中对不同截留分子量、化学稳定性、机械强度和耐污染等综合性能的需要,而且研制一种新的高分子膜工作量也很大,所以常采用膜材料的改性或膜的表面改性的方法,使膜具有某些需要的性能,以提高分离效率1

1　高分子分离膜材料的改性方法

1.1　表面活性剂改性

表面活性剂是由至少两种以上极性或亲媒性显著不同的官能团,如亲水基和疏水基所构成1由于官能团的作用,在溶液与它相接的界面上形成选择性定向吸附,使界面的状态和性质发生显著变化1非离子型表面活性剂会在与它相接的截面上形成致密的亲水层,而改善界面的亲水性1离子型表面活性剂含有电荷可以通过静电排斥相同电荷的物质在界面上的吸附1陆晓峰等[2]采用非离子型、阴离子型和两性离子的表面活性剂分别对聚砜超滤膜进行表面改性,结果表明非离子型表面活性剂TW EEN-20改性效果明显,改善了膜表面的亲水性,提高了膜的通量1

1.2　溶剂化改性

溶剂化处理是在一定时间,一定温度下用某种溶剂对聚合物膜进行预处理,以提高膜的分离性能1经过溶剂的处理后,分布在高分子链节间的一些单体分子和其他杂质被清理掉了,减少了渗透阻力1例如,用邻、间、对二甲苯对聚乙烯膜预处理后发现,处理过的膜对所有的异构物的渗透率都增加了,其中尤以对二甲苯对高密度聚乙烯的影响最大1张耀鹏等[3]以纤维素为原料,N2甲基吗啉2N2氧化物(NMM O)为溶剂,用相转化法制备得到的超滤膜,随着NMM O浓度的增加,膜的水通量增加1而且改变NMM O浓度比改变其他工艺参数更能控制膜支撑层的微孔大小,为开发这类膜的应用打下基础1

　收稿日期:2002212223

　作者简介:周桂娥(19712),女,安徽淮南人,安徽大学硕士生1

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1.3　共混改性

和其他改性方法相比,共混改性不仅简单易行,而且可以利用共混物原组分各自的优点而避开它们的缺点,以扬长避短1如醋酸纤维素(CA)由于其化学热稳定性差,易降解,压密性较差,影响了应用1三醋酸纤维素(CTA)分子结构类似于CA,但在乙酰化程度上以及分子链排列的规整性上有一定差异,CTA不仅具有较好的机械强度,同时具有优异的生物降解性,热稳定性能1通过CTA与CA的共混后得到的纳滤膜呈中性,其分离机理是膜的分子筛效应和膜吸附离子后对同离子产生的排斥作用1CA CTA共混纳滤膜改善了CA材料性能的缺陷,同时保持了CA较好的亲水性能和高通量等特征[4,5]1魏桂林等[6]以纤维素为基质,活化后,键合壳聚糖配基,制成亲和层析膜,可使内毒素去除率达95%左右,用于去除生物大分子和药物中内毒素取得了理想的效果1

1.4　等离子体改性

等离子体是由离子、电子和中性粒子组成的部分电离气体,可以通过低压辉光放电产生1等离子体改性是近年发展很快的方法,它操作简单,安全,不造成环境污染1目前在材料领域应用较多的是低温等离子体,实验中常采用低气压射频放电获得等离子体1低温等离子体中具有足够高能量的活性粒子使反应物分子氧化、刻蚀、裂解、交联等,在高分子材料表面改性方面具有独特的优越性1郭明远[7,8]等对经过特殊处理的醋酸超滤膜进行低温氧、低温氮等离子体表面改性,在膜表面引入亲水性基团,改变了膜的孔径和孔密度,使改性后的醋酸超滤膜在截留率不变的条件下,透水性增加1裴玉新等[9]采用低温等离子体对丙烯腈—马来酸酐(AN-M V)共聚物膜表面改性,用低温等离子体处理过的AN-M A共聚物膜在蒸馏水中浸泡一段时间后测定,结果表明在不降低膜对肌肝、尿素去除率的同时,可以获得不同的水通量用于不同的用途1M arek B ryjak[10]等采用N H3和N H3 A r等离子体对聚砜超滤膜表面进行处理,由接触角的测定结果及红外和X-射线光电谱图可清楚的表明,两种等离子体均改善了膜表面的亲水性,并在膜表面引入了含氧、含氮的基团1

1.5　辐射接枝改性

用Χ-射线或电子束对聚合物进行高能辐射,使其产生活性种,然后活性种引发单体进行接枝聚合反应,把某些性能的基团或聚合物支链接到膜材料的高分子链上,以使膜具有某些需要的性能1辐射接枝的方法是膜表面改性的重要途径之一1J in K ie Sh i m[11]等采用Χ-射线辐射将亲水性的甲基丙烯酸222羟乙酯单体接枝到聚丙烯超滤膜表面上,并用改性后聚丙烯膜对牛血清蛋白溶液进行超滤处理,发现溶液通量增加,膜的抗污性增强,同时膜表面的亲水性增强1

2　结束语

膜分离技术已普遍应用于化工、电子、轻工、纺织等行业1随着膜分离技术的日益重要,对膜材料的研制和现有的膜材料的改性主要集中在以下几个方面:

(1)继续开发功能高分子膜材料1根据现今对膜分离机理的认识,继续合成各种分子结构的功能高分子,制成均质膜,定量地研究分子结构与分离性能之间的关系1

(2)在膜表面进行化学改性1根据不同的分离对象,引入不同的活化基团,通过改变高分子的自由体积和链的柔软性,改进其分离性能或改变其物理、化学性质1

(3)深入研究膜材料的表面性能及分离性能1通过现代仪器测定膜材料的某些物化参数,预测膜材料的化学性质和分离性能,为定向制膜和筛选最佳膜材料提供理论依据[12,13]1

(4)发展高分子合金1通常制取高分子合金要比通过化学反应合成新材料容易些,它还可以使膜具有性能不同甚至截然相反的基团,在更大范围内调节其性能,是开发新的膜材料的重要方向1

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　第16卷　第3期信阳师范学院学报(自然科学版)2003年7月

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Progress i n b iodegradable sanck pack i ng ma ter i a ls

GU I Feng-tie1,L IM i ng1,XU Zhao-x i an2

(1.Co llege of Chem istry and Chem ical Engineering,X inyang N o r m al U niversity,X inyang464000,Ch ina;

2.N anyang K indergareners Schoo l,D engzhou474150,Ch ina)

Abstract:T he developm en t of b i odegradab le p ack ing m aterials w as review ed.T he fu tu re p ro sp ects of b i odegradab le sanck pack ing m aterials are discu ssed.T he directi on s of developm en t are to develop the p roducts w ith excellen t p roperties,study the degradab le m echan is m,low er the co st and exp and the app licati on.

Key words:b i odegradati on;sanck pack ing m aterids;p lastics

责任编校:张建合

(上接第364页)

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The m od if ica tion m ethods of poly m er m em brane ma ter i a ls

ZHOU Gu i-e1,CHEN Jun2,ZHANG X iu-zhen2,GAO Su-l i an2

(1.T echnical Co llege,A nhui U niversity of Science and T echno logy,H uainan232007,Ch ina;

2.Schoo l of Chem istry&Chem ical Engineering,A hui U niversity,H efei230039,Ch ina)

Abstract:T he m odificati on m ethods of po lym er m em b rane m aterials w as review ed.In o rder to i m p rove hydrop h ile and flux of m em b rane,it can be u se the su rfactan t m odified m em b rane.So lven t m odified m em b rane is m ade w ith p re2op erati on of certain so lven t in som e ti m e and tem peratu re.T he b lend m odified op erati on is si m p leness and facilitati on.T he b lend m odified m em b rane m akes u se of advan tage of its com ponen ts and avo id its disadvan tage.T he developm en t of p las m a m odificati on techn ique is fast, and it has excellen t p rop erties,such as si m p leness,safety and no po llu ti on.R adiati on grafting offers an attractive w ay fo r the m odificati on of m em b ranes in o rder to enhance to con tradict stain and hydroph ilic p ropertie of m em b ranes.

Key words:po lym er m em b rane m aterials;m odificati on

责任编校:张建合

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