在現(xiàn)代工業(yè)和科研領(lǐng)域,聚四氟乙烯(PTFE)中空纖維親水膜以其獨(dú)特的性能和應(yīng)用潛力引起了廣泛關(guān)注。這種材料不僅具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐溫性和抗污染性能,而且在高難廢水處理等領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。然而,由于PTFE本身的表面能低、疏水性強(qiáng),其應(yīng)用受到了一定的限制。為了克服這一難題,科研人員采用了一系列先進(jìn)的技術(shù)策略,以實(shí)現(xiàn)PTFE中空纖維膜的長(zhǎng)效穩(wěn)定親水化。
浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系的朱利平教授研究團(tuán)隊(duì)提出了一種分子橋聯(lián)策略。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種名為全氟己基磺酰胺基丙基三乙氧基硅烷(PFSS)的橋聯(lián)分子,通過(guò)兩步液相沉積方法,成功在PTFE等多孔膜表面和內(nèi)部孔道原位復(fù)合TiO2、SiO2及Fe2O3超薄無(wú)機(jī)納米涂層,賦予膜材料高親水性。這種方法的創(chuàng)新之處在于利用PFSS分子中的碳氟鏈通過(guò)疏水相互作用吸附在聚合物基質(zhì)上,進(jìn)而通過(guò)自交聯(lián)反應(yīng)形成穩(wěn)定的無(wú)機(jī)納米復(fù)合層。與傳統(tǒng)的表面涂覆法相比,這種方法能夠更有效地避免膜孔堵塞和涂層脫落的問(wèn)題,同時(shí)在高溫、酸堿等極端條件下仍能保持穩(wěn)定的機(jī)械強(qiáng)度和應(yīng)用性能。
除了分子橋聯(lián)策略外,研究人員還探索了其他多種改性方法。例如,基于聚合的多巴胺(PDA)和聚(乙烯亞胺)(PEI)的共沉積技術(shù)也被應(yīng)用于PTFE中空纖維膜的親水改性中。這種方法通過(guò)簡(jiǎn)單的一步法就能在膜上產(chǎn)生親水涂層,大大改善了膜的親水性和潤(rùn)濕性,并在高酸性水溶液中顯示出高的通水通量和良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
犧牲模板法也被認(rèn)為是一種有效的手段來(lái)增強(qiáng)PTFE中空纖維膜的親水性。該方法通過(guò)使用可交聯(lián)的聚合物作為親水性聚合物,并結(jié)合犧牲模板,實(shí)現(xiàn)了膜的高親水性和耐化學(xué)清洗性,同時(shí)最大限度減少了水通量的損失。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新,PTFE中空纖維親水膜的性能正在不斷提升,其在水處理、化工、冶金等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景也越來(lái)越廣闊。未來(lái),這種材料有望解決更多高難廢水處理問(wèn)題,為環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)利用提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。