Page 103 - 《精细化工》2022年第7期

第 7 期 李 晨，等: PVC/OHA/D2EHPA 基膜增强型聚合物包容膜的制备及性能评价 ·1389·

过程中易形成平整光滑的膜表面形貌。而当 D2EHPA 中 N—H、O—H 和 C==O 键的伸缩振动峰 [24-26] 。此外，
质量分数降低，OHA 质量分数提高时，铸膜液流动 随着膜内 D2EHPA 质量分数由 39%降至 0，在 1236、
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性变差，溶剂蒸发过程中黏度变大，且不均匀，因 1018 cm 处对应于 P==O、P—O 键的伸缩振动峰强
此表面出现褶皱，同时固体载体也在膜表面大量分 度也逐渐减小直至消失 [27-28] 。这表明膜内成功嵌入
布，使得制备的 PIM 表面更显粗糙。从图 3 中还可 载体且符合预设载体配比方案。但在图 5b 的
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看出，制备的基膜增强型 PIM 断面结构皆致密均一 1600~400 cm 谱图中，可以发现，当膜内 OHA 质
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无孔。随着 D2EHPA 质量分数的减少，OHA 质量分 量分数增至 32%时，691 cm 处对应 PVC 中的 C—
数的增加，断面形貌也与上述表面形貌相对应，从 Cl 键的伸缩振动峰消失 [29-30] ，说明随着 OHA 质量
平滑均匀变为粗糙紧致。 分数的增加与 PVC 进行了亲核取代反应，所以，
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为保证载体含量能够在膜内形成连续的传质路 M-4、M-5 膜在 1562 cm 处产生的新峰可能是随着
径，利用 M-3 膜处理质量浓度 50 mg/L ZnSO 4 料液 C—Cl 键消失形成的新的 C—O—N 键的伸缩振动峰。
相 10 h 后，采用 EDS 分别对用后基膜增强型 PIM
膜断面中的 Cl、O、P、N 和 Zn 元素进行表征，结
果如图 4 所示。可以发现，D2EHPA 分布的 P 元素
和 O 元素在断面中致密均一，而 N 元素分布则相对
致密，却不连续。因此，可以认为制备的 M-3 膜已
达到载体分布均一，连续完整的基本要求。从图中
2+
2+
可以清楚看到萃取 Zn 后，Zn 贯穿了整个膜断面，
2+
OHA 与 D2EHPA 二者的协同作用促进了 Zn 的传输。

图 5 不同载体配比的基膜增强型 PIM 的 FTIR 谱图（a）
及局部放大图（b）
Fig. 5 FTIR spectra of matrix enhanced PIM with different
carrier ratios (a) and partial enlarged detail (b)

2.3 XPS 分析
为进一步探究 C—Cl 键消失的原因，对不同载
体配比的基膜增强型 PIM 进行 XPS 分析，结果如图
6 所示。可以看出，当膜内 OHA 质量分数添加至 22%

时，结合能 200 eV 附近的 Cl 2p 吸收峰也同样消失。
图 4 M-3 膜负载后断面的 EDS 谱图 结合 FTIR 表征结果，说明载体 OHA 与基体聚合物
Fig. 4 Cross-section EDS spectra of loaded M-3 membrane PVC 之间存在化学反应，二者的反应属于亲核取代

2.2 FTIR 分析 反应，反应机理示意图如图 7 所示。OHA 分子失去
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对不同载体配比的基膜增强型 PIM 进行 FTIR —OH 上的 H，形成 C 7 H 15CONHO ，然后 C 7H 15 CONHO –
表征，结果如图 5 所示。 作为亲核试剂去进攻 PVC 上的 C—Cl 键，从而使部
图 5a 中谱线从下往上，随膜内 OHA 质量分数由 分 OHA 分子更加牢固地固定在 PVC 链上。
2+
–1
0 增加至 39%，在 3247、3055 和 1644 cm 处出现的吸 2.4 基膜增强型 PIM 对 Zn 回收效率分析
收峰强度逐渐增强。这些特征峰分别对应于 OHA 分子 配制初始质量浓度为(49.8±1.2) mg/L 的 ZnSO 4