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1文献综述
聚乙烯醇复合膜物理改性
1.1.1力学性能
PVA 水溶液可自发形成水凝胶薄膜,但这种薄膜的机械性能差,易撕裂,有必要对其进行改性来提高PVA 膜的强度。常见的改性方法是加入可与PVA分子上的羟基相互作用的物质,降低结晶度从而改善其力学性能,主要有纳米材料、化学交联剂和离子络合物等「13,16」。
1.1.2抗水性能
PVA 分子链上的羟基有很好的亲水性能,但在提高水通量的同时,会使膜极易在水中溶胀甚至发生溶解。有必要通过交联作用消耗部分羟基,形成稳定的功能基来提高PVA 膜的耐水性能「19」。
1.1.2.1添加交联剂
在PVA 溶液成膜过程中,添加的交联剂会与PVA 分子发生化学交联反应而生成网状结构,可提高膜的稳定性;反应中消耗掉大量羟基,很大程度上改善PVA 膜在水中的溶胀性,从而提高其抗水性「14」。
1.2聚乙烯醇复合膜分离性能改性
膜的分离性能是衡量膜的重要指标,在提升PVA膜的力学强度和抗水性后,也要保障其良好的透水性能与截留率。
1.2.1水通量
交联反应能有效提高膜的力学强度及抗水性能,但会一定程度上牺牲水通量,加入致孔粒子或对基膜进行亲水性处理,可提升水通量以弥补羟基的损失。
1.2.1.1基膜预处理
陈冰用聚乙二醇对基质膜进行浸泡预处理,加入磷酸盐添加剂形成多孔结构的膜,预处理后的膜亲水性显著提高,在0.1 MPa 下的纯水通量达到80L/(m2°sect;h)「17」。徐林等加入不同种类的金属盐制成改性PVA 膜,不同的盐类均能使膜的通量提升,其中LiCl 的改性效果为最佳「18」。金属盐离子分散在PVA 溶液里,成膜过程中破坏其致密结构形成孔道,减弱了水通过的阻力,水通量可以得到提高。
1.2.1.2引入添加剂
纳米粒子的引入有助于在膜表面及内部形成纳米孔道,增大膜与水的实际接触面积,从而增加水通量。宋杰制得了TiO2改性的PVA- 聚哌嗪酰胺复合纳滤膜,接枝了酰氯基的纳米TiO2提高了复合膜的亲水性及表面粗糙度,进而增加了水通量,达到106.7L/(m2°sect;h)「18」。石勇等将PVA 溶液与气相SiO2溶液共混制得复合超滤膜,纯水通量可达到165 L/(m2°sect;h)「22」。PVA 与SiO2共混液在纸基表面形成超薄皮层,SiO2的加入在皮层上形成多孔结构,使水通量增大。陈可可等引入聚乙烯醇磷酸铵来对PVA 膜进行改性,聚乙烯醇磷酸铵自身含有大量羟基可与聚乙烯醇键合,较为稳定的存在于膜中;其分子结构中的磷酸铵基团,对水通量的提高有很大的帮助,1.0MPa 下,水通量可达110 L/(m2°sect;h),对Na2SO4的截留率油88%。「27」
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