基于氧化電紡聚芳醚砜納米纖維的耐溶劑聚合物微濾膜

DOI: 10.1002/app.48506

聚合物膜在水體系的分離中有著廣泛的應用，但對耐有機溶劑的微濾（MF）膜的研究卻很少。本研究通過靜電紡絲技術、冷壓和氧化處理制備了具有高水通量的耐有機溶劑的氧化聚芳亞砜砜-6（O-PASS-6）納米纖維MF膜。O-PASS-6納米纖維MF膜由交織的電紡均勻的295 nm納米纖維制成，平均孔徑為0.44μm。通過掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜、傅里葉變換紅外光譜和X射線衍射對O-PASS-6納米纖維MF膜的形貌、化學結構和聚集結構進行了表征。對重量損失、溶脹率和微觀結構變化的研究表明，O-PASS-6膜在強極性溶劑，例如1,3-二甲基-2-咪唑啉酮（DMI），二甲基甲酰胺（DMF），和四氫呋喃（THF）中具有較好的穩定性。MF性能測試結果表明，O-PASS-6納米纖維膜的純水通量高達753.34 L m-2 h-1，對0.2 μm粒子的截留率為99.9%。更重要的是，經侵蝕性溶劑處理后，膜仍具有良好的微濾性能：當在DMI、DMF和THF中浸泡7天時，水通量分別為770.08、775.66和766.36 L m-2 h-1。研究的兩種粒子的截留率均保持在99%以上。事實證明，具有良好耐溶劑性的O-PASS-6膜可以用作預過濾膜，以消除污水和侵蝕性溶劑中的亞微米顆粒。

圖1.靜電紡絲過程和PASS-6納米纖維膜制備的示意圖。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖2.不同PASS/DMI濃度的靜電紡絲PASS納米纖維的SEM圖像：（a）0.20 g/mL，（b）0.21 g/mL，（c）0.25 g/mL，（d）0.26 g/mL，和（e）0.27 g/mL。比例尺：50μm。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖3.原始PASS和O-PASS電紡納米纖維膜的FTIR。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖4.PASS和O-PASS膜的高分辨率XPS調查光譜。插圖是膜的表面元素含量。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖5.（a）原始PASS和（b）O-PASS納米纖維膜的S2p峰的分配。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖6.（a）PASS和（b）O-PASS納米纖維膜的SEM。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖7.（a）PASS-6，（b）O-PASS-6和經（c）DMI、（d）DMF、（e）THF處理的O-PASS-6納米纖維膜的SEM圖像。（f）這些膜的平均纖維直徑。

圖8.納米纖維微濾膜的X射線衍射。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖9.O-PASS-6膜和經溶劑（DMI，DMF和THF）處理的O-PASS-6膜的孔徑分布。 [顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖10. PASS-6、O-PASS-6膜和經溶劑（DMI、DMF和THF）處理的O-PASS-6膜的純水通量。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖11.進料溶液的典型照片：（a）O-PASS-6膜過濾之前和（b）之后。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖12.0.5（向上）和0.2μm（向下）顆粒過濾后的O-PASS-6膜的SEM圖像（插圖為光學照片）：（a）頂部表面，（b）中間表面和（c）底面，（d）和（e）橫截面。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]