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文献综述
膜分离技术具有能耗低、操作简便、处理效率高等优点，但在膜分离过程中，物料的处理量大、易污染、价格昂贵等缺陷的存在，使得膜技术的推广和发展受到了极大的阻碍[1-6]。膜材料的开发和研制是改善这些缺陷的有效途径之一，理想的膜材料的特点是机械性能好、通量大及抗污染性能好[7]。
聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶性聚合物,玻璃化温度-39℃,结晶熔点约170℃，热分解温度在316℃以上,机械性能优良,具有良好的耐冲击性、耐磨性、耐候性和化学稳定性，在室温下聚偏氟乙烯(PVDF)不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀,对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂很稳定,在盐酸、硝酸、硫酸和稀、浓(40%)碱液中以及高达100℃温度下,其性能基本不变,并且耐γ射线、紫外线辐射[2]，是一种性能优良的膜材料，被广泛地应用于膜分离过程中。以其制成的PVDF中空纤维膜,是现代膜技术应用中一种重要的膜形式,已经成功地应用于化工、电子、纺织、食品、生化等领域[8]。
由于聚偏氟乙烯（PVDF）为疏水性[9]，采用相转化法纺制中空纤维膜时易形成不透水的致密性的皮层，所以采用了在铸膜液中加入添加剂的方法来制备多孔膜。早期的研究大都以丙酮为溶剂或在PVDF溶液中加入丙酮，后来又用报道在铸膜液中加入了5.4%（质量分数）的非溶剂乙二醇、加入了5%(质量分数)的表面活性剂吐温80以及无机盐等[8]，但效果都不理想。我们一般是通过膜的形貌结构特征、膜的机械强度和膜的水通量等项目的表征来确定和评价膜的性能。目前市场上PVDF中空纤维膜的制备主要采用的方法是溶剂相转化制膜法，所谓的溶剂相转化制膜法就是先配置一定组成的均相聚合物溶液（铸膜液），然后将该均相铸膜液放置到含有非溶剂的凝固浴体系中，通过改变铸膜液在凝固浴环境中的物理条件，使其溶剂和非溶剂发生传质交换，从而逐渐改变聚合物的热力学状态，使得铸膜液中的聚合物从均相溶液体系中产生分相，形成大分子三维网络状的凝胶结。人们一直在不断尝试着对影响膜性能的各种因素进行研究，希望得出各因素之间的相互影响和规律，制备出高性能的PVDF膜。
根据文献报道，铸膜液中的组成和浓度对于成膜的形貌结构和性能的影响较大，而由添加剂不同种类与数量的选择和复配，我们可以得到不同孔径的PVDF膜[10-13]。由于不同添加剂的有机配合、协同作用，使中空纤维成膜均匀，膜孔分布均匀，膜的孔径分布变窄，有效孔数目增加，使得单位时间内的纯水通量增加，膜的过滤性能提高，从而可以得到高性能的分离膜。通过扫描电子显微镜（SEM）等仪器设备，我们可以观察到PVDF膜的形貌结构，而膜的形貌结构对膜的性能有着至关重要的影响。非溶剂添加剂对膜的孔隙率、膜的孔径和膜的平均孔径等有着一定的影响。膜的孔径的大小将直接影响到单位时间内的纯水通量[14]，进而影响到膜的处理效率。另一方面，凝固浴组成、凝固浴的温度和凝固浴的时间亦是控制PVDF中空纤维膜成膜后的性能结构的重要因素[15]。
PVDF膜在使用过程中,膜反复经受高压水流及清洗过程中的大流量水流、气流的冲击扰动,极易破损,从而降低了处理效果，使得膜使用的周期变短，生产成本提高，同时，例如中空纤维膜发生断裂和破坏也会给后续的单元操作会带来不利影响，故要求PVDF膜具有较高的机械强度。早期的研究是利用制备工艺条件的不同改变膜材料结构或聚集状态的方法,但由于膜强度与渗透分离性能之间存在相互制约作用,因此效果不够明显[5-6]，然而在制备中加入纳米氧化物的方法,可在一定程度上改善中空纤维膜强度性能，但存在提高效果不明显、普适性差的缺点[5-6]，这就需要人们进一步研究，寻找出其他的能够提高膜强度的途径以适应生产要求。膜的强度是指膜的断裂拉伸强度和膜的爆破强度。研究者们通过加入涤纶纤维增强层，制备得到高强度复合型PVDF中空纤维膜，并对涂膜液条件对膜性能的影响进行研究，实验证明纤维增强是一种提高中空纤维膜机械强度的很好的方法，可以极大地提高膜的断裂拉伸强度和爆破强度。同时高强度中空纤维膜中涤纶纤维的加入也是PVDF中空纤维膜不同于普通膜的特殊之处[5-6]。
我们希望能够通过实验找到制备PVDF膜的最适宜的方法，生产出高性能的PVDF膜。PVDF中空纤维膜在应用方面，因为其具有比表面积大、产量高等优点，所以在水处理、化工生产、气体分离等方面具有广阔的应用前景[16-17]。可以预见，在未来的国民日常生活中，PVDF中空纤维膜必将大显生手。当然，我们还需要对PVDF中空纤维膜进一步地进行各种改性和研发，使得PVDF中空纤维膜的某些方面的能力更加突出，研究出高选择性、高透过性的膜。今后，中空纤维膜尚需向着膜材料的耐污染性、强抗氧化性、广阔的适应领域、大孔径、亲水性、膜及组件的多样性、大型化、高效化的方向发展[17]，能够更好地为我们的生产和生活服务。
参考文献：
[1]Khayet，C.Y.Feng,Studyontheeffectofanon-solventadditiveonthemorphologyandperformanceofultrafiltrationhollow-fibermembranes[J].Desalination,2002.148(2002):p.321-327.
[2]武利顺,孙俊芬，王庆瑞.聚偏氟乙烯膜研究进展[J].膜科学与技术,2004,24(5):0063-0069.
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