Page 162 - 《精细化工》2022年第5期

·1016· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

a—M0；b—M1；c—M2；d—M3；e—M4
图 5 混合基质膜的断面 SEM 图
Fig. 5 SEM images of cross sections of mixed matrix membranes

[8]
能够有效提升膜的通量 [18] 。若继续增加 HKUST-1 对高点（峰值），最暗区域代表膜表面的谷或孔 。
纳米粒子质量分数，蜂窝孔结构逐渐消失，“指状” 如图 6 所示，与 M0 相比，添加 HKUST-1 纳米粒子
孔道之间的连通性逐渐变差且分离层厚度逐渐增 的膜表面更加光滑，许多大峰谷被更多的小峰谷所
加。这是因为，过量的 HKUST-1 纳米粒子会发生团 取代，当 HKUST-1 纳米粒子质量分数达到 0.05%时，
聚，使整个体系在动力学上的性能不稳定，造成膜 M2 的均方根粗糙度（R q ）和表面平均粗糙度（R a ）
性能劣化；且铸膜液黏度的增加会降低膜内部的结 分别为 7.65 和 6.08 nm，比 M0 的（24.5 和 19.5 nm）
晶速率，从而使“指状”孔道结构连通性变差，且 减小。这主要是因为亲水性纳米粒子的掺杂增加了
分离层厚度增加，膜通量降低 [19] 。 铸膜液的黏度，有效限制了分子运动，从而使膜表
2.2.4 表面粗糙度分析 面更加光滑 [19] 。然而，随着 HKUST-1 纳米粒子质
掺杂不同质量分数 HKUST-1 纳米 粒子的 量分数的不断增加，M3、M4 比 M2 具有更高的表
HKUST-1/PEI 混合基质膜的 AFM 表征结果见图 6。 面粗糙度，这可能与相转化过程中纳米粒子迁移至
在 AFM 三维图像中，最亮区域代表膜表面的 膜的顶层有关 [18] 。

a—M0；b—M1；c—M2；d—M3；e—M4
图 6 混合基质膜的 AFM 图
Fig. 6 AFM images of mixed matrix membranes

2.3 HKUST-1/PEI 混合基质膜的性能测试 杂能够影响成膜过程的动力学，促进溶剂与非溶剂
2.3.1 纯水通量及 BSA 溶液截留率测试 的分离速率，形成优良的孔隙结构（如图 5 所示）
图 7 为 HKUST-1/PEI 混合基质膜的纯水通量和 不仅为水分子渗透提供了更多通道，而且能够减少
对质量浓度为 1.0 g/L BSA 溶液的截留率。从图 7 水分子在传输过程中的阻碍；同时亲水性纳米材料
可以看出，M1、M2 对 BSA 截留率均高于 97%，且 的掺杂有效提升了膜表面的亲水性能，使水分子更
基本没有变化的情况下，比 M0 在通量上分别提升 易被吸附至膜孔。当继续增加 HKUST-1 纳米粒子质
了 60%和 79%。这证实了 HKUST-1 纳米粒子的掺 量分数至 0.07%和 0.09%时，M3、M4 表面会出现