摘 要

膜分离是进行水处理最为有效的方式之一，而制备具有高效性能的膜是其中最核心的研究内容。聚砜膜作为已实现工业化生产的有机超滤膜，因良好的耐压、耐热性能而被广泛采用。因聚砜自身的疏水性，聚砜膜易受污染，导致寿命缩短，因此，在使用时几乎都要对其进行亲水改性。本课题采用两亲性嵌段共聚物PSF-b-PEG取代之前广泛采用的共混体系来制备具有自发亲水性的超滤膜。制备方法非常简便，只需将特定含量的PSF-b-PEG溶于溶剂体系中，把制备完成的铸膜液铺展在无纺布基底上，接着浸入凝固浴中，即可得到改性完成的超滤膜。由于嵌段共聚物独有的微相分离及自组装，PEG链段向表面迁移，实现改性效果。与共混方法相比，本课题中采用的方法更简单便捷，膜的稳定性有较大提升，对表面与截面形貌的调控也更加方便，所制备的海绵状膜有望作为反渗透膜的基膜，用于进一步的界面聚合工作。

关键词：嵌段共聚物 非溶剂致相分离法 超滤膜

Membrane preparation with polysulfone block copolymer by NIPS

ABSTRACT

Membrane separation is one of the most efficient way for water treatment. The preparation of membranes with high performance is the core of the research. Polysulfone membranes are widely used because of its good compressive strength and heat-resistance. The modification of polysulfone membrane was mainly focused on surface modification and additive modification. The former process is complex and cannot go into a scale up mode. Additives tend to drain away, leading to a poor modification effect. In this topic, we selected PSF-b-PEG as membrane making material, and its process is simple. After preparing the casting solution, the only thing we have to do is spreading the casting solutions onto the non-woven fabric and immerse it into the coagulating bath. Because of the microphase separation and self-assembly of block copolymers, the PEG segment tends to segregate to the surface, which improves hydrophilicity of the membrane. Hydrophilic membranes can be fabricated by a one-step method with our strategy. Besides, stability of the membrane was greatly improved. Surface and section morphology can be adjusted more easily by changing the solvent or the coagulation bath. Spongy-like membranes prepared in this topic can be used as the base membrane for reverse osmosis membranes.

Key words：Block copolymer；NIPS；Ultrafiltration membrane

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2膜分离 1

1.2.1膜的定义、发展及应用 1

1.2.2膜的分类 2

1.3聚砜超滤膜的改性 4

1.4膜的制备方法 5

1.5.研究目的和研究思路 7

第二章 实验部分 8

2.1引言 8

2.2实验部分 8

2.2.1实验方案 8

2.2.2 化学试剂和实验仪器 9

2.2.3表征和测试 9

第三章 结果与讨论 11

3.1制膜条件的考察 11

3.1.1 溶剂种类对膜形貌的影响 11

3.1.2凝固浴组成对膜形貌的影响 11

3.1.3固含量对膜性能的影响 12

3.1.4挥发时间对膜性能的影响 13

3.2膜其他性能考察 14

3.2.1接触角测试 14

3.2.2纯水通量随时间变化曲线 14

第四章 结论与展望 17

参考文献 18

致谢 22

第一章 绪论

1.1研究背景

稳定、高质量的水源是农业、工业、商业持续发展的基础^[1]。然而，经过统计分析，地球表面70%以上都被水覆盖，但其中97%为无法直接利用的海洋水，人类可利用的淡水资源十分有限。另一方面，随着各行业的快速发展，城镇化水平的迅速提升，各类有害的物质，如油污、重金属、农药残液、致病细菌以及废弃放射性物质等，被人为地排放到水中，远远超过了水体自身的净化水平，由此导致的水污染问题越来越严重。水环境污染问题已成为二十一世纪一项全球性的病症所在。在这样的环境与时代背景下，能进行高效水处理的膜技术应运而生。

1.2膜分离