多级孔的构筑及其在分离中的应用文献综述

多级孔的构筑及其在分离中的应用

摘要： 随着全球性的淡水紧缺以及水污染问题日益严重，解决从废水中高效分离出可再利用淡水是解决水资源问题的关键。由此，聚合物多孔膜的膜分离技术应运而生。其中，制备多孔膜的方法中，结晶模板法是个好选择。通量与截留率是评估该膜分离性能最重要的两个指标，但两者之间存在着著名的Trade-off效应。而调控多孔膜的几何形状和大小孔组合可以有效解决该效应。

关键词：结晶模板法；多孔膜；Trade-off效应；通量；截留率

一、文献综述

近些年来随着全球人口数量的膨胀式增长以及经济的高速发展，全球性的淡水紧缺以及水污染问题日益严重，同时各种工业生产过程中会产生大量含油水的废水，因此对乳化油/水混合物的分离已成为一个世界性的难题。所以如何解决从废水中高效分离出可再利用淡水的问题是解决水资源问题的关键。由此，基于聚合物多孔膜的膜分离技术应运而生。

常见的聚合物多孔膜制备方法有结晶模板法、相转化法、静电纺丝法、径迹刻蚀法以及烧结法等。每种制备方法的原理各不相同，适用的聚合物体系以及通过其制备得到的膜孔结构也不尽相同。

结晶模板法是一种利用共混物中结晶性聚合物相的结晶行为并通过选择性溶剂刻蚀掉某一相，从而得到未刻蚀相结晶结构的制备聚合物多孔膜方法。结晶模板法适用于二元和多元含结晶性聚合物共混体系，而二元共混体系因简单实用而备受关注。在二元共混体系中，随着共混物中结晶相结晶行为的进行，非晶相会不断从晶区排出，根据结晶相的晶体生长速率以及非晶相扩散速率之间的关系，完全结晶后非晶相可能分布在结晶相的片晶间、晶叠间或球晶间。聚合物共混物中结晶相与分布在片晶间或晶叠间的非晶相均为连续相，通过非晶相的良溶剂（结晶相的非溶剂）选择性刻蚀后可获得具有结晶结构的聚合物多孔膜。任何影响聚合物结晶行为的参数都将改变其膜孔的结构，常见的结晶模板法影响因素有共混体系的组分比、结晶温度、添加增容剂等。

Ye等人研究了热力学相容的聚甲醛/左旋聚乳酸（POM/PLLA）二元体系。实验结果表明，在POM结晶过程中，非晶态PLLA链同时从POM晶体片晶中排出生成了另一连续相。POM片晶和非晶态PLLA相的互穿形成了双连续相结构。所有PLLA成分都完全存在于POM相的球晶间或晶叠间。因此，能通过选择性溶剂去除非晶态PLLA相获得具有结晶结构的POM多孔材料。