适用于多分散纳米颗粒尺寸分级的嵌段共聚物分离膜

摘要

嵌段共聚物在合适的热力学条件下能够发生微相分离,若将分散相转化为孔道,则可制备得到纳米多孔膜.目前制备嵌段共聚物多孔膜的方法所使用的条件均比较苛刻,大大降低了膜的机械稳定性,并且限制了规模化生产.因而提出了一种新的嵌段共聚物多孔膜制备方法:选择性溶胀成孔.以选择性溶胀制备孔径分布相对较窄的嵌段共聚物多孔膜在分离领域受到越来越多的关注,然而制备较大面积的分离膜仍然是一项极大挑战. 鉴于此提出了一种适应于两亲嵌段共聚物分离膜大规模生产的方法。首先将嵌段共聚物溶液直接刮涂于廉价无纺布基底，待溶剂在室温下自然挥发之后，再进一步引入选择性溶胀成孔过程，即将复合膜浸入加热的极性溶剂乙醇中溶胀开孔，最终可得以双连续结构的嵌段共聚物薄膜为分离层、无纺布为大孔支撑层的复合膜。利用该方法，制备了面积大于150 m2的复合膜，并且通过表征测试，发现该复合膜具有优异的耐压稳定性。此外，通过简单调节复合膜的溶胀时间或温度能够实现分离性能的连续可调。同时，复合膜可将15nm胶体金颗粒从其水溶液中成功分离，非常适合含纳米颗粒废水的处理。所制备的不同分离性能的复合膜更进一步能够用于多分散纳米颗粒的尺寸筛分。例如，经60℃乙醇溶胀3h的复合膜可以透过~3-20nm胶体金颗粒溶液中小于10nm的颗粒，同时截留大于10nm的胶体金。