Page 177 - 《精细化工》2020年第3期

第 3 期 段龙繁，等: AEPPS 对超支化聚酰胺纳滤膜性能的影响 ·595·

小，只是随着 AEPPS 浓度的增大，减小的幅度不同。
其中，AEPPS 质量分数为 0.6%时，减小的幅度最大，
从 61.2°降低至 42.0°。膜的水接触角大小主要受到
膜的化学组成和表面粗糙度的影响。一般，膜表面
的化学基团越亲水，亲水基团数量越多，膜的水接
触角越小；而同样化学组成的亲水表面膜越粗糙，
水接触角也越小。结果表明，本实验是前者占主导
因素。AEPPS 中含有等量的正负离子基团，含有它
的聚合物通过两性离子内部、分子间相反电荷的相

互作用结合大量水分子，形成稳固的水化层，随着
HBPA 质量分数 0.6%；TMC 质量分数 0.5%
AEPPS 用量的增加，亲水基团增多，膜表面亲水性 a—截留率；b—通量
增强，因此，呈现水接触角 NF0>NF02>NF04>NF06 图 7 AEPPS 单体质量分数对纳滤膜分离性能的影响
Fig. 7 Effect of the concentration of AEPPS on the
的趋势，但是质量分数为 0.8%时，膜的水接触角较
performances of the NF membranes
NF06 有所增加，可能与其平均粗糙度下降有关。 当 AEPPS 单体质量分数为 0.6%时，纳滤膜对

NaCl、MgCl 2 、Na 2 SO 4 和 MgSO 4 的脱除率最大，由
不加 AEPPS 的 19.4%、30.3%、75.4%和 66.3%分别
上升为 38.1%、80.7%、80.6%和 88.7%。但是，继
续增大至 0.8%时，对盐的截留率有所下降。究其原
因，纳滤膜主要基于尺寸筛分和静电排斥效应实现
对无机盐的选择性分离。不加 AEPPS 单体时，纳滤
膜荷负电，因此对高价阴离子盐具有强的排斥性，
脱盐顺序为 Na 2 SO 4 >MgSO 4 >MgCl 2 >NaCl 。随 着
AEPPS 质量分数的增大，由其提供的氨基数量增多，
需要指出，与能提供多个氨基反应位点的 NH 2 —

图 6 不同 AEPPS 单体添加量的纳滤膜水接触角 HBPA 不同，AEPPS 最多只能提供两个反应位点，
Fig. 6 Water contact angle of NF membranes 而反应位点少的胺类与酰氯反应通常更易形成结构

2.3 两性离子单体用量对膜分离性能的影响 致密的分离层，所以这类氨基数的增多一方面导致
考察 AEPPS 单体质量分数对纳滤膜分离性能 膜致密度增大，另一方面也使未参与反应的氨基数
的影响，结果如图 7 所示。图 7a 中，当不加 AEPPS （即悬挂链上的—NH 2 ）增多，质子化后对高价阳
离子盐即镁盐的脱除率增大，所以脱盐顺序为
时，纳滤膜对不同盐的截留顺序为 Na 2 SO 4 >MgSO 4 >
MgSO 4 >MgCl 2 ≈Na 2 SO 4 >NaCl，其中 Na 2 SO 4 仍然保
MgCl 2 >NaCl，呈现荷负电特征。随着 AEPPS 浓度
持较高的脱除率可能与致密度较大有关。而随着质
的增大，纳滤膜对盐的截留率呈现出先增大后减小
量分数增大至 0.8%时，太多的氨基导致膜疏松度明
的规律，且对不同盐的截留顺序逐渐变为 MgSO 4>
显增大，脱盐率降低。
MgCl 2 ≈ Na 2SO 4>NaCl ， 最后为 MgSO 4 >Na 2 SO 4 >
上述结构的变化也导致膜通量发生变化。膜通
MgCl 2 >NaCl。同过去报道的 AEPPS 与小分子哌嗪、
量随着 AEPPS 质量分数的增大呈现先减小后增大
间苯二胺混合使用时不影响脱盐率，通量增大等现 的趋 势（图 7b ）。加入 AEPPS 前， 膜通量为
象不同 [9-11] 。 30.0 L/(m ·h)，当 AEPPS 质量分数为 0.4%时，通量
2

2
下降至 12.5 L/(m ·h)左右，AEPPS 质量分数继续增
2
大为 0.6%、0.8%后，通量增加到 16~19 L/(m ·h)左
右。毋庸置疑，两性离子聚合物的加入使膜的亲水
性增大会有利于通量的增大，但是本实验中，一定
量 AEPPS 引入后使膜致密度增大带来的通量降低
占主导作用时，通量有所降低。
2.4 AEPPS-HBPA/TMC 聚酰胺纳滤膜抗蛋白质
吸附性能
2.4.1 抗 BSA 吸附性
由于 NF06 脱盐率高，通量较大，所以选择