Page 99 - 《精细化工》2021年第10期

第 10 期 韩长秀，等: PA/ZIF-8/PVDF 复合纳滤膜的制备及其性能 ·2029·

长使膜表面更加均匀和平滑，从而有利于界面聚合 727.4 和 383.8 nm。由于 ZIF-8 纳米晶体与水相体系
过程中 PA 分离层的均匀生长。由图 3c、d 可知， 具有良好的吸附亲和性，多孔 ZIF-8 对水相中的
PVDF 基膜及复合膜 M3 的水接触角均在 75°左右， MPD 单体具有更高的吸附性和亲和力，一定程度上
说明 ZIF-8 纳米晶的生长对 PVDF 基膜表面的亲水 改善了 PVDF 的疏水性，提高了 MPD 单体在膜表
性影响不大。 面的吸附量，从而使 PA 分离层的交联度更高，生
2.2 复合纳滤膜的表征 长更为致密。与复合纳滤膜 PA-1 相比，通过降低反
2.2.1 复合纳滤膜微观形貌分析 应单体浓度、缩短交联反应时间，复合纳滤膜 PA-2
图 4 为复合纳滤膜表面的 SEM 图。 分离层厚度显著降低，有望获得更高的渗透通量。

图 5d 为复合纳滤膜 PA-2 的 Zn 元素分布图，图中
蓝色荧光斑点即为 Zn 元素。从图 5d 可以看出，
ZIF-8 晶体均匀分布在膜的表层以及 PVDF 膜孔道
中，ZIF-8 晶体层并未被表面生长的 PA 分离层完全
覆盖。

a、d—PA-0；b、e—PA-1；c、f—PA-2
图 4 复合纳滤膜的表面 SEM 图 图 5 复合纳滤膜 PA-0（a）、PA-1（b）、PA-2（c）的断
Fig. 4 Surface SEM images of composite nanofiltration 面 SEM 图及 PA-2 的 Zn 元素分布图（d）
membranes Fig. 5 SEM images of cross sections of composite
nanofiltration membranes PA-0 (a), PA-1 (b), PA-
由图 4 可见，经过界面聚合反应后，ZIF-8 纳米 2 (c) and Zn element distribution of PA-2 (d)
晶得到有效覆盖，膜表面呈现出 PA 分离层特有的
结节状结构 [25] 。相比之下，未经 ZIF-8 纳米晶改性 2.2.2 FTIR 分析
采用 FTIR 对复合纳滤膜表面化学基团进行分
的复合纳滤膜 PA-0 的 PA 分离层结构较为疏松，而
析，如图 6 所示。
生长了 ZIF-8 纳米亚层的复合纳滤膜 PA-1、PA-2 的

PA 分离层变得更加致密，因此，PA-1、PA-2 有望
展现出更为优异的脱盐性能。图 5 为复合纳滤膜断面
SEM 图。如图 5a 所示，复合纳滤膜 PA-0 的 PA 分
离层厚度仅为 151.7 nm，且 PA 分离层在 PVDF 基
膜表面生长不牢固，可以明显看到 PA 分离层从
PVDF 膜表面剥离的现象（如红色虚线框所示）。上
述现象可归因于 PVDF 基膜本身固有的疏水特性致
使 MPD 水溶液对其润湿性较差，影响 MPD 水相单
体在其表面的扩散及吸附，不利于 PA 分离层的生

长及交联度的提升，导致膜的脱盐性能及使用寿命
图 6 复合纳滤膜的 FTIR 谱图
降低。如图 5b、c 所示，当 PVDF 基膜表面生长 ZIF-8
Fig. 6 FTIR spectra of composite nanofiltration membranes
亚层后，PA 分离层与 ZIF-8 晶体层具有良好的相容
性，两者无明显分界线，且与膜表面结合更为牢固。 由图 6 可知，相比于 PVDF 基膜，复合纳滤膜
–1
复合纳滤膜 PA-1、PA-2 分离层厚度分别提升至 PA-0、PA-1 和 PA-2 均在 1660 和 1542 cm 处出现