基于單寧酸界面改性的超親水性PVDF微濾膜及其油水分離性能研究

基于單寧酸界面改性的超親水性PVDF微濾膜及其油水分離性能研究基于單寧酸界面改性的超親水性PVDF微濾膜及其油水分離性能研究

摘要：近年來(lái)，單寧酸在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。本文旨在研究基于單寧酸界面改性的超親水性PVDF微濾膜，并評(píng)估其在油水分離方面的性能。通過(guò)在PVDF微濾膜表面引入單寧酸分子，改變材料的表面性質(zhì)，使其具備超親水特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單寧酸界面改性的PVDF微濾膜在油水分離方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，具有高分離效率和穩(wěn)定的分離性能。本研究為開(kāi)發(fā)高效、可持續(xù)的油水分離材料提供了新思路和方法。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)螌幩?；界面改性；PVDF膜；超親水性；油水分離

引言

隨著人類(lèi)對(duì)水資源的需求日益增加，水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。尤其是工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量廢水中含有油類(lèi)物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅。因此，開(kāi)發(fā)高效的油水分離技術(shù)和材料具有重要的意義。微濾膜作為一種常用的油水分離材料，通過(guò)孔徑較小的微孔隔離油水分子，實(shí)現(xiàn)了高效的分離效果。然而，常規(guī)微濾膜在應(yīng)對(duì)高濃度油水混合物時(shí)容易出現(xiàn)堵塞和降解的問(wèn)題，限制了其應(yīng)用范圍。因此，研發(fā)一種具有超親水、高過(guò)濾效率和穩(wěn)定性的微濾膜成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

方法

本研究選擇聚偏氟乙烯（polyvinylidenefluoride，PVDF）作為基材，通過(guò)單寧酸界面改性的方法實(shí)現(xiàn)陽(yáng)離子單寧酸的修飾。首先，將PVDF微濾膜浸泡在單寧酸修飾劑中，利用靜電作用將單寧酸分子吸附在膜表面。然后，將修飾后的PVDF膜經(jīng)過(guò)洗滌、風(fēng)干等步驟，獲得單寧酸界面改性的PVDF微濾膜。進(jìn)一步，通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）和接觸角測(cè)試儀等方法對(duì)膜的表面形貌和親水性進(jìn)行表征。

結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，單寧酸界面改性后，PVDF微濾膜的表面形貌發(fā)生了明顯變化。未經(jīng)改性的PVDF膜表面平整，而經(jīng)過(guò)單寧酸改性的膜表面變得粗糙，出現(xiàn)了許多微小凹凸。接觸角測(cè)量結(jié)果表明，單寧酸界面改性后的膜具有較高的親水性，接觸角由原來(lái)的超疏水性約為150°降低到約為30°，具備了超親水的特性。此外，單寧酸界面改性后的PVDF膜具有良好的力學(xué)性能和穩(wěn)定性。

進(jìn)一步研究表明，單寧酸界面改性的PVDF微濾膜在油水分離方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。對(duì)不同濃度的油水混合物進(jìn)行過(guò)濾實(shí)驗(yàn)后，膜的分離效率高達(dá)99%以上。而且，該膜不易堵塞，保持了較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，單寧酸界面改性的PVDF微濾膜對(duì)大多數(shù)有機(jī)溶劑和無(wú)機(jī)鹽具有較好的耐受性。

結(jié)論

本研究成功實(shí)現(xiàn)了基于單寧酸界面改性的超親水性PVDF微濾膜的制備，并評(píng)估了其在油水分離方面的性能。結(jié)果表明，單寧酸界面改性的膜具有優(yōu)異的分離效率和穩(wěn)定性，適用于高濃度油水混合物的分離。該研究為開(kāi)發(fā)高效、可持續(xù)的油水分離材料提供了新思路和方法。然而，仍需進(jìn)一步研究其在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用中的可行性，并探索更多的界面改性方法以提高膜的分離性能總的來(lái)說(shuō)，基于單寧酸界面改性的超親水性PVDF微濾膜在油水分離方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。經(jīng)過(guò)改性后的膜具有較高的親水性和良好的力學(xué)性能與穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，改性膜的分離效率高達(dá)99%以上，且不易堵塞，具有較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性。此外，改性膜還表現(xiàn)出對(duì)常見(jiàn)有機(jī)溶劑和無(wú)機(jī)鹽的良好耐受性。這些結(jié)