中空多孔氧化物小球-聚醚砜復合超濾膜的制備及性能研究.pdf

1、聚合物超濾膜滲透性能較差，且易與水中有機污染物及微生物代謝產物等組分產生較強的親和作用引發膜污染，導致其在水處理領域大規模的工程應用受到了限制。本文將具有中空結構的無機材料引入到聚合物基體中，構建出新型有機-無機復合超濾膜，并對其結構和性能進行了系統的研究。具體為將兩種中空多孔結構的氧化物小球，氧化硅球（HMSS）和氧化鋯球(HZO)添加到聚醚砜(PES)中，利用非溶劑致相轉化路線制備粒子均一分散的HMSS/PES和HZO/PES復合超

2、濾膜。采用X射線光電子能譜分析儀和接觸角儀對膜表面性質進行分析;通過掃描電子顯微鏡對膜的斷面結構進行觀察;利用錯流過濾裝置對膜的超濾性能和抗污染能力進行評估。主要研究內容如下:
　　1)采用St(o)ber法制備了均一分散的HMSS，其粒徑約為650nm，壁厚約為80nm。將不同濃度的HMSS與PES共混，制備了一系列HMSS/PES復合超濾膜，并系統考察了HMSS添加量對膜結構和性能的影響。發現HMSS的添加會影響分相速度，導致

3、膜的大孔結構先被促進后被抑制。接觸角測試發現添加1.5％的HMSS時，膜的接觸角達到最低63.8°，較純PES膜相比下降了13°，表明膜的親水性得到顯著提高。過濾實驗表明適量的HMSS能顯著提高膜的純水通量，與純PES膜相比，復合膜的純水通量提高了4倍，而截留率僅略微下降。引入親水性的HMSS還有利于提高膜的抗污染性能，經牛血清白蛋白(BSA)溶液兩次污染后，純PES膜的通量恢復率僅為54.6％，而復合膜的通量恢復率為76.7％。此外，

4、還研究了HMSS的中空結構對膜性能的影響，結果表明與實心介孔結構的SiO2球(MSS)相比，HMSS更有利于改善PES膜的超濾性能。
　　2)利用硬模板法制備了粒徑為430nm、壁厚為50nm的HZO粒子。將其與PES共混，制得一系列含不同濃度HZO的PES復合超濾膜。結合接觸角、純水通量和截留率等一系列表征，發現復合膜的接觸角比純PES膜小了20°，純水通量是純PES膜的3.7倍，膜的親水性得到顯著提高。經BSA兩次污染后，復合