离子液体共聚物改性PVC共混膜的制备及抗污染性能研究

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超滤因其经济高效的技术优势而受到广泛关注,聚氯乙烯(PVC)超滤膜因其成本低、高效受到人们广泛关注。而膜污染引起的通量降低,寿命缩短,成本增加等问题成为了超滤膜使用过程中的瓶颈。对膜进行抗污染改性,制备抗污染超滤膜是研究的热点问题。首先研究探讨以PVC为聚合物基体,以不同含量的1-丁基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐(BVIm BF4)为添加剂,通过浸没沉淀相转化法,制备PVC/BVIm BF4超滤膜,探究BVIm BF4含量对PVC膜结构和性能的影响。BVIm BF4的加入可以改善膜表面的孔隙率和膜横截面指状孔的大小,有效提升膜的渗透性能。当BVIm BF4的含量为3.85%时,PVC/BVIm BF4膜的纯水通量最高可达390.5 L/m2h(PVC原膜178.5 L/m2h),BSA截留率为79.4%,接触角为77.3°。通过对膜的抗污染性能进行测试表明,PVC/BVIm BF4膜的通量恢复率为50.1%,高于PVC原膜的46.4%。其次通过简单自由基聚合方法,合成大分子PBVIm BF4,并改变PBVIm BF4的含量,制备不同PVC/PBVIm BF4共混膜,探究PBVIm BF4对PVC膜结构和性能的影响。PBVIm BF4的加入可以改善膜表面的孔隙率和膜和横截面指状孔的大小,有效提升膜的渗透性能和亲水性能。当PBVIm BF4的含量为3.85%时,PVC/BVIm BF4膜的纯水通量最高可达358.3 L/m2h,BSA截留率为84.1%,接触角为66.5°。通过对膜的抗污染性能进行测试表明,PVC/BVIm BF4膜的通量恢复率为71.2%,有较好的抗污染效果。最后通过自由基聚合方法合成两亲性共聚物PMMA-b-PBVIm BF4,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1HNMR)和渗透凝胶色谱(GPC)对共聚物进行表征,并与PVC共混制膜。随着PMMA-b-PBVIm BF4共聚物含量的增加,膜表面荷正电性增加,平均孔径增加,孔径分布更加均一,膜表面亲水性得到改善。当PMMA-b-PBVIm BF4共聚物的添加量为3.85%时,膜的纯水通量为360.4L/m2h,是原膜的2.12倍,BSA截留率由原膜的95.4%提升至96.6%,实现渗透选择性的同步提升,接触角从原膜82.3°降低至52.8°,同时膜的机械性能也有较大提高。通过抗污染测试结果表明,PVC/PMMA-b-PBVIm BF4共混膜的通量恢复率可达83.2%,经过3次重复BSA污染-清洗循环后,通量恢复率仍可维持在73.2%以上,具有良好的抗污染效果。
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