Page 79 - 《精细化工》2022年第8期

第 8 期 周志辉，等: 优先透过有机物渗透汽化膜研究进展 ·1579·

3.1 共混改性 高膜内自由体积，改善膜通量。
共混改性是将两种聚合物以机械方法按一定比 ÇALHAN 等 [38] 使用一种二氧化硅颗粒（R972）
例混合形成共混物，再制成膜的过程。共混属于物 掺杂改性聚二甲基硅氧烷（PDMS）得到 PPSU 膜，
理过程，共混物中的两种聚合物不以共价键连接。 从丙酮-丁醇-乙醇（ABE）溶液中渗透汽化回收丁醇
共混改性可以改善膜的亲水性或疏水性，一般分为 （BuOH）。结果表明，R972 与 PPSU 聚合物的相容
均相共混和非均相共混。对于均相共混，共混物中 性良好，通过附着在表面的甲基与 BuOH 产生相互作
的两种聚合物在分子尺度上可以任意比例混溶；对 用力，从而提高了膜对 BuOH 的选择性分离效果。
于非均相共混，两种聚合物不能完全混溶，最终可 掺杂改性综合了渗透汽化高分子膜基材和分散
能会影响膜的机械强度及均匀程度。因此，均相共 于其中的添加剂的特性，可有效改善膜的分离性能。
混在渗透汽化膜共混改性中应用较多。 根据分离组分的特性选择合适的掺杂物或对掺杂物
HAN 等 [35] 使用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与聚芳 进行改性，可促进其在膜基材中的分散，提高膜的
醚砜（PES-C）制备了均相共混膜，用于甲醇/甲基 分离性能 [21] 。
叔丁基醚（MTBE）混合物的渗透汽化分离。一方 3.4 交联改性
面，PVP 的加入使共混基体中的非晶态区域增加， 交联改性包含物理交联和化学交联。其中，物
甲醇和 MTBE 分子更容易透过膜；另一方面，PVP 理交联常利用光照、热辐射等条件使线性聚合物发
的加入增加了共混膜的自由体积分数（FFV）和自 生交联；化学交联一般通过缩聚反应或加聚反应来
由体积腔半径（R），从而提高了共混膜渗透通量和 实现。与其他改性方法相比，交联改性具有操作简
分离系数。 单、效果显著等优点。交联改性能改变聚合物的空
共混改性工艺简单、原理清晰、不破坏膜结构。 间结构，使一些聚合物的线性分子形成网状结构，
但对共混物材料的选择需要综合考虑各组分性能上的 从而降低成膜聚合物的流动性，提高膜的机械性能
互补性、相容性、稳定性、共混物组分比例等因素。 及稳定性能。
3.2 共聚改性 LIU 等 [39] 使用交联剂甲基丙烯酰氧基丙基甲基
共聚改性是指两种或两种以上单体共同参加的 二甲氧基硅烷（KH571）对 PDMS 交联改性，同时
聚合反应，按其形成的共聚物中结构单元在大分子 研究了交联剂 KH571 对成膜过程、膜结构和渗透汽
链中排列方式的不同，可形成无规则共聚膜、嵌段 化性能的影响。结果表明，通过紫外交联技术，所有
共聚膜、交替共聚膜、接枝共聚膜、等离子体聚合 镀膜溶液体系都具有超快的成膜过程（30~50 s），且
膜等。自由基聚合反应是共聚改性渗透汽化膜的常 交联后的 PDMS-聚三氟丙基甲基硅氧烷（PTFPMS）
用方法，共聚后的膜一般由连续相和分散相组成。 嵌段共聚物膜具有相对较高的机械强度、热稳定性
其中，分散相具有亲有机官能团性质，起分离作用； 和水接触角。
连续相有着抑制溶胀的作用 [36] 。 在选择交联剂对膜材料进行交联改性时，需要
CHOUDHURY 等 [37] 使用聚（4-乙烯基吡啶） 多方面综合考虑交联剂的疏水性、抗溶胀性、机械
（4VP）和醋酸乙烯酯（VA）接枝聚氯乙烯制备了 性、长期稳定性等，还需考虑交联温度、时间、配
聚氯乙烯（PVC）膜。研究发现，4VP 和 VA 的接 比等因素对交联效果的影响。目前可用于优先透过
枝共聚改善了 PVC 膜的机械性能，提高了 PVC 膜的 有机物渗透汽化膜改性的交联剂种类还不够丰富，
亲有机性。 仍需探索更多种类的多功能化学基团作为交联剂，
共聚改性中聚合物以共价键的方式连接，可以 提高交联改性的适用性。
有效改善膜的机械性能、亲疏水性等。共聚改性的 3.5 表面改性
关键是根据实际需求寻找合适的共聚物。此外，还 表面改性是利用物理或化学手段将改性物质直
要考虑到共聚过程中其他反应条件对共聚物综合性 接复合到膜表面，常用来提高膜的抗污染性能。相
能的影响。 较其他改性方法，表面改性对抗污染性能的优化效
3.3 掺杂改性 果更好，改性材料利用率更高，且对膜的分离效果
掺杂改性是指在聚合物膜材料内添加合适的无 影响较低。常用的方法有静电吸引、分子间作用力
机或有机添加剂制成混合基质膜（MMMs），使连 吸引、共价键复合等。
续相与分散相产生协同作用，促进被分离组分的吸 ZHUANG 等 [40] 使用不同硅烷偶联剂对 Silicalite-
附扩散，可有效改善渗透汽化膜的分离性能。渗透 1/PDMS 混合基质膜（MMMs）进行表面改性，研
汽化膜掺杂改性常用的无机材料有沸石、二氧化硅、 究了不同硅烷偶联剂化学结构和链长对 MMMs 膜分
活性炭、金属氧化物等。通过掺杂无机颗粒，可提 离性能的影响。硅烷偶联剂的加入改善了 Silicalite-1