儿茶酚-PEI原位化学沉积PVDF杂化膜的制备及染料过滤性能
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天津工业大学 省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室 材料科学与工程学院,天津 300387

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国家自然科学基金资助项目(22075206,21875162);天津新材料科学技术重点项目(17ZXCLGX00050)


Hybrid Membrane of Catechol- Polyethyleneimine In-Situ Deposition in PVDF Matrix for Dyes Filtration
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    摘要:

    水中可溶有机物去除,特别是溶解染料的去除,是目前污水处理领域的重要研究课题。本文将儿茶酚和聚乙烯亚胺(PEI)在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中进行贻贝仿生化学沉积,向PVDF铸膜液中引入亲水聚合物单元,改善膜亲水性调控膜孔结构,制备了带有亲水单元的PVDF杂化膜,并评价了其过滤染料水溶液的性能。ATR-IR和XPS谱图均证明儿茶酚-PEI在PVDF溶液中发生了化学沉积反应;杂化膜的水接触角从纯PVDF膜的84°降至43°,膜亲水性得到改善。杂化膜表面的等电位点pH值从3.54提高到4.26,儿茶酚-PEI的化学沉积为膜表面引入了更多正电荷。化学沉积聚合物的引入降低了膜中海绵结构的厚度,增大了指状孔的直径,降低了膜阻力,提高了膜的水通量。当PEI-儿茶酚添加量为1.0 wt %,固含量为16%时,膜对10 mg/L结晶紫溶液的截留大于99% ,经50 h后,膜的截留率稳定在74.1%。

    Abstract:

    The removal of soluble organic matter in water, especially that of dissolved dyes, is an important research topic in the field of sewage treatment. In this article, Mussel biometic chemical deposition was performed by catechol and polyethyleneimine (PEI) in polyvinydene fluoride (PVDF) solution to increase surface hydrophilicity, regulate pore structure of membrane, prepared PVDF hybrid membranes with hydrophilic units and evaluated the performance of filtration dye aqueous solution. Occurrence of chemical deposition was confirmed by new peaks in both IR and XPS spectra. The water contact angle of membrane surface decreased from 84° to 43°. The pH value of isoelectric point of membrane surface increases from 3.54 to 4.26. SEM images showed that there emerged more tiny channels just below the cortex of membrane. Filtration test of 10 mg/L crystal violet (CV) and methyl blue solution provided 99% and 97% rejection rate by M-2, which contained 1.0 wt% hydrophilic units. The retention for CV decreased to 74.1% after 50h filtration with stable water flux.

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  • 收稿日期:2022-04-11
  • 最后修改日期:2022-06-29
  • 录用日期:2022-07-20
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