基于點擊化學(xué)的聚丙烯腈膜功能化改性及性能研究.pdf

1、聚丙烯腈(PAN)具有良好的耐溶劑性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可以通過非溶劑誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化方法進行加工成膜，且成膜性好，因此是一種常用的膜材料。但PAN膜的親疏水適中，這使其在水處理的膜過濾和膜接觸器中應(yīng)用都存在較為嚴(yán)重的膜污染和膜浸潤現(xiàn)象，從而限制了膜分離效率和膜的使用壽命。對PAN膜進行改性，以強化其親水和疏水性能，使其能更好地滿足不同形式的膜法水處理應(yīng)用需求，是PAN膜需要重點突破的方向。
　　點擊化學(xué)方法操作簡單、條件溫和且轉(zhuǎn)化

2、率高，廣泛應(yīng)用于高分子合成及有機膜化學(xué)改性。針對水處理膜過濾過程中超濾膜通量低、抗污染性差的問題，本文通過點擊化學(xué)實現(xiàn)環(huán)加成反應(yīng)合成含1，2，3，4-四氮唑的親水性聚丙烯腈共聚物(TZ-PAN)，并以TZ-PAN與碘甲烷進行烷基化反應(yīng)得到MTZ-PAN共聚物。通過控制反應(yīng)時間(5min-120min)可以調(diào)控TZ-PAN和MTZ-PAN功能化程度(DF)為5％-16％。以相轉(zhuǎn)化法制備TZ-PAN和MTZ-PAN平板膜，膜測試結(jié)果顯示，隨

3、著1，2，3，4-四氮唑基團含量的增加TZ-PAN超濾膜接觸角由63°降低到52°，水通量由110L/(m2·h·bar)提高到715L/(m2·h·bar)，并對蛋白質(zhì)溶液所造成的膜污染表現(xiàn)出更高的水利清洗可逆性，水通量恢復(fù)率為90％。烷基化處理后，超濾膜的機械性能極大增強，對于功能化程度為16％的MTZ-PAN膜，其斷鏈伸長率增加至21％，但接觸角升高到71°，水通量降低到242L/(m2·h·bar)，BSA截留率仍保持在80％。

4、通過點擊化學(xué)和烷基化反應(yīng)可以有效地調(diào)控PAN膜的親水性，從而改善PAN超濾膜的純水通量和抗污染性能。
　　為進一步驗證烷基鏈長度對PAN平板膜性能的影響，將癸烷和十六烷基分別通過烷基化反應(yīng)引入到TZ-PAN共聚物中，DF為10％和20％。相轉(zhuǎn)化制備TZ-PAN-癸烷和TZ-PAN-十六烷微孔膜在烷基鏈作用下具有較強的疏水性，且隨著脂肪鏈長度和功能化程度的增加，制得的平板膜接觸角逐步升高。當(dāng)DF為20％時，TZ-PAN-癸烷膜的接觸

5、角為101°，TZ-PAN-十六烷膜的接觸角為104°。將疏水改性PAN膜應(yīng)用于直接接觸膜蒸餾系統(tǒng)，對35g/L NaCl溶液進行脫鹽處理，實驗結(jié)果表明，隨著料液溫度的增加（50-80℃）TZ-PAN-十六烷疏水膜的膜蒸餾通量由3kg/(m2·h)提升至12kg/(m2·h)，但分離因子仍小于1。相同功能化程度下，TZ-PAN-癸烷的膜蒸餾效果與TZ-PAN-十六烷相差不大。通過引入烷基鏈（癸烷和十六烷）可以有效提高PAN平板膜的疏水性