具有有机氯化物反应功能的PVDF/Fe催化分离膜的制备及性能

本项目采用核壳结构的聚合物微球PS-PAA与聚偏氟乙烯(PVDF)共混制备PVDF/PAA分离膜，然后原位负载Fe或Fe/Pd纳米粒子，获得具有分离特性和催化反应特性的PVDF/Fe杂化膜，开展对人体具有致癌、致畸、致突变等有害影响的有机氯化物的选择分离和脱氯转化研究。利用功能性聚合物微球与PVDF之间相容性差的特点，结合膜形成条件对膜的结构特别是膜孔结构进行可控调节，从增强Fe金属纳米粒子的催化活性和延长Fe金属纳米粒子使用寿命两方面构建新型PVDF/Fe功能杂化膜。研究杂化膜中Fe或Fe/Pd纳米粒子的结构、尺寸及分布，杂化膜的表面结构、断面结构、膜孔结构对膜分离性能和催化性能的影响，揭示杂化膜微观结构与宏观性能之间的内在规律性。研究膜的有机氯化物分离机制和催化反应机制，为PVDF/Fe膜的有机氯化物处理奠定重要的理论基础。

本项目首次以聚合物微球作为分散相，采用溶液相转化成膜方法将微球引入PVDF膜中，利用聚合物微球和PVDF之间的相容性差的特性通过相分离方法致孔，调控膜结构，改性和功能化膜材料。以此为基膜，将Fe-Pd纳米粒子引入膜中的微球上，制备了PVDF/Fe杂化膜，开展了对人体有严重伤害的有毒有机氯化物的脱氯研究，为开发水体系有机氯化物降解材料和方法奠定基础。考虑到核壳结构的聚合物微球PS-PAA的pH敏感特性和PAA与Fe的络合能力可能不足，我们采用无皂乳液聚合方法制备了PAA微球代替PS-PAA微球。在此基础上将PAA微球和PVDF共混得到了pH敏感PVDF/PAA共混膜，进而通过微球亲疏水性以及引入温度敏感PNIPAM分子进一步制备了pH敏感PVDF/ P(AA-co-BA)微球共混膜和pH及温度双敏感PVDF/ P(AAc-co-NIPA)微球共混膜。将Fe-Pd纳米粒子负载到PVDF/PAA共混膜，详细研究了膜的形态结构及水体系各种条件下膜对三氯乙烯的降解动力学，膜的稳定性，膜的重复使用性能等。所有研究内容已经按计划全部完成。此外，考虑到Fe纳米粒子易被氧化，我们进一步制备了稳定的PVDF-PAA-Pd膜，对其催化活性进行了详细研究，然后进一步制备了催化活性可控的杂化膜。