儿茶酚-聚乙烯亚胺原位化学沉积聚偏氟乙烯杂化膜的制备及染料过滤性能
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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 Polyvinydene Fluoride Matrix for Dyes Filtration
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    摘要:

    水中可溶有机物的去除,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。文中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来改善膜的亲水性、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。红外光谱和X射线光电子能谱图均证明儿茶酚-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°,膜的亲水性得到改善。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-儿茶酚的质量分数为1.0%、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 the surface hydrophilicity and regulate pore structure of PVDF hybrid membranes with hydrophilic units, and the performance of filtration dye aqueous solution was evaluated. The occurrence of chemical deposition was confirmed by new peaks in both IR and XPS spectra. The water contact angle of membrane surface is decreased from 84° to 43°. The pH value of isoelectric point of the membrane surface increases from 3.54 to 4.26. SEM images show that there emerge more tiny channels just below the cortex of membrane. The filtration test of 10 mg/L crystal violet (CV) and methyl blue solution provides 99% and 97% rejection rate by M- 2, which contains 1.0% hydrophilic units. The retention for CV decreases to 74.1% after 50 h filtration with stable water flux.

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引用本文

黄小华,刘冬青,蔡思洲,解勤兴,孟建强.儿茶酚-聚乙烯亚胺原位化学沉积聚偏氟乙烯杂化膜的制备及染料过滤性能[J].高分子材料科学与工程,2022,38(12):122-130.

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