Page 41 - 《精细化工》2022年第3期
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第 3 期                          蒋丽红，等:  凹凸棒石复合分离膜的研究进展                                    ·463·


            应，然后加入不同质量比的 ATP 和 TiO 2 制备了                       态（图 2b），TFN75-ATP 膜及 TFN75-ATP/TiO 2 (20/1)
            ATP/TiO 2 纳米复合材料；通过在 MPD 溶液中加入                     膜的表面会产生更大的结节结构（图 2c、d）。
            一定量的 ATP 或 ATP/TiO 2 纳米复合材料，制备了                        ATP 超薄复合膜一般由界面聚合法制备，但其
            TFNx-ATP 膜及 TFNx-ATP/TiO 2 (m/n)膜，制备过程如            反应快速，难对其进行精准调控，反应过程中需要
            图 2a 所示，其中，x 为质量浓度（mg/L），m/n 为 ATP                 精确控制 ATP 材料在两相溶液中的分配系数和扩散
            与 TiO 2 的质量比值。TFC 膜表现出典型的脊和谷形                      速率，且操作步骤复杂，限制了其工业化进程。



























            图 2  TFNx-ATP/TiO 2 (m/n)膜的制备工艺（a）、TFC 膜（b）、TFN75-ATP 膜（c）及 TFN75-ATP/TiO 2 (20/1)膜（d）的 SEM 图  [32]
            Fig. 2    Preparation process of TFNx-ATP/TiO 2 (m/n) membrane   (a), SEM images of TFC membrane (b), TFN75-ATP membrane
                   (c) and TFN75-ATP/TiO 2 (20/1)membrane (d) [32]

            1.1.4   其他方法                                       带负电荷，具有阳离子亲和力              [40] ，对一些亲水性阳
                 除上述制备 ATP 复合分离膜的方法外，还有静                       离子导电官能团有很强的吸引力，基于静电排斥和
            电纺丝工艺、浸涂、旋涂和溶液浇铸等方法。WANG                           静电吸引作用，带电片层能够有效截留或吸附不同
            等 [33] 通过静电纺丝工艺在聚丙烯腈（PAN）中嵌入                       电性的污染物，加强了 ATP 复合分离膜的有效分离
            ATP，制备了 PAN/ATP 分级结构过滤膜。YANG 等              [34]   能力。上述方法中尺寸排斥作用是 ATP 复合分离膜
            通过 3 种不同浸渍时间制备了孔径为 0.10、0.12、                      的主要分离机理，静电作用起到辅助作用。
            0.15 μm 的 ATP 陶瓷微滤膜。WANG 等          [35] 将碳分子
            筛和 ATP 为涂布载体，在 1500 r/min 下旋转 30 s，                2   ATP 复合分离膜的力学性能研究
            并在室温下干燥 6 h，经过 3 轮涂布干燥后，得到碳
            分子筛膜。HUANG 等         [36] 通过溶液浇铸法将 ATP 引               材料的力学性能是指材料在不同环境下，承受
                                                               各种外加载荷时所表现出的力学特征。WEI 等                   [28] 讨
            入到壳聚糖/聚乙烯醇（CS/PVA）基体中，制备了一
                                                               论了长杆晶体（ATP-L）和短杆晶体（ATP-S）对
            系列纳米复合材料 CS/PVA/ATPx，其中 x 代表制备
                                                               PVDF/ATP 复合膜拉伸强度的影响，ATP-L 的添加
            压力。
                                                               提高了膜的拉伸强度，并优于添加 ATP-S 所制备的
            1.2   ATP 复合分离膜的分离机理
                                                               膜，这是由于 ATP-L 的分散性优于 ATP-S，与 PVDF
                 ATP 复合分离膜的分离机理大致可分为两类：（1）
                                                               间结合力的增强使拉伸强度提高。HUANG 等                   [36] 研
            尺寸排斥作用。ATP 本质上是一维纳米结构，由四面
                                                               究发现，添加 ATP 复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长
            体和八面体夹层结构组成，形成大小约为 0.38 nm×
                                                               率显著高于 CS/PVA 膜，这是因为，ATP 表面的负
            0.63 nm 的沸石状通道，直径为 30 nm，长度范围为                     电荷可以通过静电作用与聚合物阳离子有效地相互
            0.5~1.0 μm，这些孔道可以通过不同改性手法调控大                       作用，从而增加了稳定性。其次，ATP 与 PVA 之间
            小 [37] ，形成复合膜时这些孔道能针对分离目标进行                        形成大量的分子间氢键，ATP 大的纵横比也有利于
            截留，达到有效分离的目的；（2）静电作用。ATP                           应力转移，但 ATP 添加量进一步增加破坏了这种平
            含有大量的亲水性羟基基团，可以构建连续的亲水                             衡，从而导致性能下降。ZHU 等              [41] 先制备 ATP 基
            性离子通道      [38] ，促进离子转运    [39] ，并且 ATP 的表面        纳米纤维膜（NFMs），然后在 240、400、600  ℃下
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