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随着膜技术的不断发展,膜和膜过程被应用到越来越多的领域,其中以超滤和微滤膜的应用尤为广泛。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种有着极好机械强度、化学稳定性和成膜性的聚合物,是制备超滤或微滤分离膜的优良原料。但是,PVDF的强疏水性使得这种膜处理水溶液时,存在以下两个问题:一是膜对水的渗透阻力大,导致操作时需较高的工作压力;二是膜在使用过程中,容易受到蛋白质等的吸附污染造成渗透通量急剧下降。对PVDF膜进行亲水改性是提高膜的通量、降低膜的污染、延长膜的使用寿命的一种方法,使其更适用于生化、医药、水处理等领域。
本论文采用高能电子束共辐照的方法对PVDF中空纤维膜进行接枝改性,分别将弱酸性单体丙烯酸(AA)和强酸性单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)接枝到原膜表面,以改善膜的亲水性、提高膜的通量和降低膜的污染。采用红外、扫描电镜、水接触角和力学性能的测定对膜接枝前后结构和形态的变化进行表征,同时考察了单体浓度、辐照剂量和溶液体系对接枝率的影响,结果表明接枝率随单体浓度和辐照剂量的升高而增大,随反应体系中乙醇浓度的升高而减小,但与固液比基本无关。随着接枝率的增大,接枝膜的水接触角不断降低,对牛血清蛋白的截留率不断升高,当AA接枝率为17.8%时,接枝膜的水接触角在150 s内下降到0°,同时对牛血清蛋白的截留率从基膜的36%升高到97%。但是接枝膜的纯水通量随着接枝率的增大先升高后降低,当AMPS接枝率为3.2%和AA接枝率为6%时,接枝膜的纯水通量均达到最大值,分别比原膜提高了70%和100%,而且具有良好的稳定性。