添加劑對PVDF平板超濾膜性能和結構的影響
摘要：分別以無水氯化鋰(LiCl)、磷酸(H3PO4)為添加劑，采用正交試驗設計方法優化PVDF平板超濾膜制備條件。以去離子水為凝膠浴，考察了聚合物濃度、溶劑種類、添加劑含量對超濾膜平均孔徑、孔隙率等膜結構特征及膜純水通量、BSA截留率的影響。結果表明，對于LiC1體系，影響膜孔隙率的制膜條件是：LiCl濃度>溶劑種類~,PVDF濃度，制膜液組成為12％PvD舳MAC／5％LiCl時孔隙率最高，達到86．42％；對于H3PO4體系，影響膜孔隙率的制膜條件是：溶劑種類> H3PO4濃度>PVDF濃度，制膜液組成為15％PVDF／NMP／5％H3PO4時孔隙率最高，達到85．86％；對于LiCl和H3PO4體系，影響膜孔徑的因素均為：PVDF濃度>溶劑種類>添加劑濃度，最大孔徑下的最佳制膜液組成為12％PVDF／NMP／3％添加劑。研究得出LiCI體系和H3PO 體系的最佳組合分別為18％PVDF／NMP／3％LiC1和15％PVDF／NMP／5％H3PO4。
關鍵詞：PVDF；超濾；膜；添加劑；膜性能；正交設計
隨著超濾膜分離技術應用領域的日益擴大，對超濾膜的結構和性能的要求越來越高。聚偏氟乙烯 (PVDF)是一種性能優良的結晶性聚合物，非常適用于超濾膜的制備，科技工作者們針對PVDF多孔膜的制備開展了大量的研究 。研究主要集中在選擇合適的制膜方法，探討各制膜因素對膜性能和結構的影響、確定制膜液組成等來制備性能優良的超濾膜。對于浸沒沉淀相轉化法來說，膜性能和結構是在熱力學因素和動力學因素共同影響下形成的，其影響因素主要包括溶劑種類、添加劑種類、聚合物濃度、添Dill濃度、蒸發時間、凝膠浴組成等同。
以往研究發現，不同添加劑對膜性能影響的機理不同，如高分子添加劑會影響溶劑的溶解能力，改變制膜液中聚合物的溶解狀態，從而改善非溶劑在液態膜中的傳質，加快膜的凝膠沉淀速度，造成瞬時分相，在膜形成過程中有助于成TL；而無機小分子添加劑則因其中含有的金屬離子與膜材料之問發生離子偶極作用，使得聚合物材料在凝膠時能夠獲得更多的結合水，從而形成更多的網絡孔。
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