聚氯乙烯(PVC)-磺化聚醚砜(SPES)共混膜的制備及磺化度對膜性能的影響研究.pdf

1、膜分離技術是一種新型、高效的分離技術，因其分離效率高、無二次污染、能耗低等優(yōu)點而備受關注。聚氯乙烯（PVC）作為第二大合成材料，具有廉價易得、化學穩(wěn)定性好、耐微生物侵蝕等優(yōu)點，因此在新型膜材料的開發(fā)領域中引起了人們的關注。但是 PVC存在疏水性較強、不耐污染、成膜性能差等缺點，因此在親水性和柔韌性方面需要改性?；腔勖秧浚⊿PES）不僅具有膜材料聚醚砜（PES）成膜性能優(yōu)良、柔韌性好的優(yōu)點，而且具有較強的親水性，但是價格較昂貴。因此通過

2、溶液共混的方法，將PVC與SPES共混，能夠將PVC和SP ES的優(yōu)點結合到一起，從而開發(fā)出價格便宜、性能優(yōu)良的新型膜材料。
　　本論文首先采用發(fā)煙硫酸磺化法制備了不同磺化度的磺化聚醚砜（SPES），然后采用溶解度參數(shù)理論法、剪切粘度法、傅里葉紅外光譜法（ATR-FITR）和玻璃化轉變溫度法(Tg)的方法對聚氯乙烯(PVC)/磺化聚醚砜（SPES）二元共混體系的相容性及磺化度對體系相容性的影響進行了研究。在此基礎上采用溶劑-非溶劑

3、擴散誘導相分離方法制備了P VC/SP ES共混膜，通過研究不同共混比下共混膜的斷面和表面微觀結構及共混膜的性能（水通量、截留率、拉伸強度、親水性和耐污染性），確定了最佳共混比。在確定最佳共混比的基礎上，探討了SP ES的不同磺化度對P VC/SP ES共混膜的微觀結構和膜性能的影響。通過研究得到如下結論：
　　1.相容性研究結果表明，PVC/SP ES為部分相容體系，其中共混比為9/1、8/2、7/3、2/8、1/9時相容性較好

4、，磺化度對共混體系相容性影響不大。
　　2.在PVC/SPES共混比為10/0到0/10的范圍內，PVC/SPES共混膜的斷面微觀結構由典型的非對稱多孔結構變?yōu)殡s亂無章的結構，再由雜亂無章的結構變?yōu)榈湫偷姆菍ΨQ多孔結構，這是共混體系在不同共混比下的相容性不同所致。共混比PVC/SPES為10/0、9/1、8/2、7/3、2/8、1/9及0/10時，PVC/SPES共混膜的斷面微觀結構為典型的非對稱多孔結構，其它共混比下，PVC/S

5、PES共混膜的斷面微觀結構為雜亂無章的結構。PVC/SPES共混膜水通量隨著共混體系中 SPES含量的增大，呈先升高后降低趨勢，在共混比為4/6時水通量達到最大值；PVC/SPES共混膜的親水性隨著共混體系中SPES含量的增大急劇升高，共混比為7/3時，即共混體中SP ES含量達到30％時，共混膜的親水性趨于穩(wěn)定，即繼續(xù)增加SP ES的含量，共混膜的親水性趨于不變，這種現(xiàn)象是由于磺酸基團與水分子的強烈作用，導致磺酸基團在膜表面聚集，即表

6、面層析現(xiàn)象所致。因此就改善PVC/SP ES共混膜的親水性方面來看，SPES在共混體系中的含量達到30％就足夠了，否則會使膜的成本增加。PVC/SPES共混膜的機械性能均優(yōu)于純P VC膜。耐污染實驗結果表明，共混比為8/2和7/3的P VC/SP ES共混膜均具有較好的耐污染性能，反沖洗后二者的污水穩(wěn)定通量基本持平，但是8/2的共混膜比7/3的共混膜具有更高的截留率和機械性能，因此綜合考慮共混膜微觀結構以及性能測試結果，P VC/SP

7、ES共混膜的最佳共混比為8/2。
　　3. SP ES的磺化度對P VC/SP ES共混膜的斷面和表面微觀結構和性能影響研究結果表明，隨著磺化度的提高，共混膜斷面結構中指狀孔孔徑增大，海綿狀結構增多；膜的表面微孔數(shù)目增多，孔徑略有增大；隨著磺化度的提高，P VC/SP ES共混膜水通量大幅提高，而截留率略有減小；另外，隨著磺化度的增大，膜的機械性能、親水性和耐污染性能都有很大程度的改善。在共混比為8/2的情況下，當磺化度從4.1％