膜分離技術由于其操作簡單,分離效率高等優勢已經被證實為含油廢水處理的有效方法,其中在市售的聚合物膜材料中,聚偏氟乙烯(PVDF)因其化學穩定性、熱穩定性等優勢近年來受到了廣泛的關注。但原始PVDF膜固有的疏水性和低表面能會導致處理含油廢水時造成膜污染,從而降低分離效率和使用壽命;谒蠈永碚摰挠H水改性方法可以有效抑制油滴在膜表面的黏附,通過摻入親水性改性劑直接在原位賦予PVDF膜良好潤濕性的適當改性方法已經成為工業上常用的方法,但是傳統的親水改性劑往往由于缺乏與膜的強相互作用,如分子鏈的高纏結以及改性劑與PVDF基體之間的共價鍵,在膜的制備過程和水環境中的長時間動態剪切過程中容易被洗出從而導致親水改性失效,因此,建立親水改性劑與PVDF膜基質之間的高相容性是高效分離含油廢水的重要條件。
圖1 (a)用PAMPS/PAAm PDN水凝膠在鑄膜液中對原始PVDF進行本體改性,然后進行SANIPS(澆鑄、噴霧和相分離),從而制備PVDF/PDN微濾膜的工藝示意圖;(b)在SANIPS過程中PDN和PVDF之間原位IPN形成的機理
圖2 膜的(a)SEM圖像、(b)孔徑分布、(c)平均孔徑和(d)表面形態分析
圖3 膜的(a和b)潤濕性能和(c)水通量
圖4 膜的循環油水分離性能
乳白色的水包油乳液經過PVDF/PDN膜過濾后得到澄清透明的濾液(圖4a),此外,PVDF/PDN膜在去離子水和水包油乳液的五次循環過濾測試中也表現出最高的通量(圖4b)、通量回復率(圖4c)、最低的不可逆污染率(圖4d)以及穩定的截油率(圖4e),這是由于高強韌的親水性PDN水凝膠與PVDF基質形成了強結合的IPN結構,避免了在清洗過程中結構被破壞從而親水改性失效,促進膜表面形成致密穩定的水合層從而大大降低了油滴吸附和污染的機會。
原文鏈接:
Robust, Antifouling and Hydrophilic Particle-Based Double Network Hydrogel-PVDF Interpenetrating Microfiltration Membrane
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04286
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