聚偏氟乙烯（PVDF）膜的应用与改性研究进展

聚偏氟乙烯（PVDF）膜因其热稳定性高、耐化学性好、成膜性能好等突出性能，在科学研究和工业加工中得到广泛应用。本文概述了PVDF膜的应用和改性的最新进展。应用包括水处理、膜蒸馏、气体分离、污染物去除、生物乙醇回收、锂离子电池隔膜、复合膜制备载体等。随后，在PVDF膜应用中存在的两大问题，即膜污染和膜润湿的基础上，综合综述了PVDF膜的亲水改性和疏水改性方法。最后，讨论了与PVDF膜在实际应用中改性相关的关键问题。本文可为未来PVDF膜的发展提供启示。

介绍
在过去的几十年里，膜技术逐渐成为一种流行的分离技术。在工业过程中使用膜有许多显着的优点，例如，没有相变或化学添加剂，模块化，易于放大，操作简单，能耗相对较低等。因此，膜技术已广泛应用于水处理、气体净化、食品加工、制药工业、环保等各个领域。

膜是膜分离技术的关键，它直接影响工艺效率和实际应用价值。目前，几乎所有用于工业过程的膜都是由无机材料和/或有机聚合物制成的，后者主导着现有的膜市场。有机聚合物的实例包括聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、聚丙烯腈（PAN）、聚酰胺、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE）。其中，PVDF是最常用的膜材料之一，近年来受到研究人员和制造商的广泛关注。

PVDF是一种半结晶聚合物，重复单位为-（CH 2 CF 2 ） n -。它具有较高的机械强度、良好的耐化学性和热稳定性以及优异的耐老化性，这对分离膜的实际应用非常重要。此外，PVDF在制备平板、中空纤维或管状膜方面表现出良好的加工性能。PVDF可溶于一些常见的溶剂，如N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）、二甲基甲酰胺（DMF）和N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）。因此，PVDF膜可以通过传统的非溶剂诱导相分离（NIPS）工艺生产。热诱导相分离（TIPS）是1980年代开发的一种技术[7]，它已成为制备多孔PVDF膜的另一种常用方法。表1总结了这两种主要技术的并行比较。此外，PVDF膜还可以通过气相分离（VIPS）、溶液浇注、静电纺丝等方式制造。PVDF膜的制备方法及其影响参数在最近的综述中进行了详细讨论[7]。

S迄今为止，已经有多篇文章报道了PVDF膜的应用领域，包括微滤（MF）、超滤（UF）、膜生物反应器（MBR）、膜蒸馏、气体分离和汽提、水中污染物（如硼、挥发性有机化合物和氨）去除、生物燃料回收、锂离子电池隔膜、离子交换工艺等。此外，市场上的许多商用膜也是用PVDF材料制造的。然而，PVDF膜的应用受到两个主要问题的限制：水处理中的结垢和膜接触器中的润湿。结垢和润湿会降低膜效率并降低性能，从而增加运行成本，甚至导致故障。PVDF膜的适当亲水或疏水处理可有效提高其抗污性或抗润湿性，并受到广泛关注。

本文首先概述了PVDF膜的应用，包括水处理、膜接触器工艺、生物燃料的回收、复合膜制备的支撑、锂离子电池隔膜等。随后，对PVDF膜在应用中的亲水和疏水改性方法进行了全面讨论，这些方法分别用于解决PVDF膜的结垢和润湿问题。本文可为从事PVDF膜开发的研究人员和制造商提供参考。

用于水处理的过滤膜
水处理是当今PVDF膜的主要应用领域。关于PVDF膜在水处理中的制备、表征和应用，如MF、UF、MBR等，已经发表了许多文章。此外，近年来，一些膜制造商还开发了多种用于净水的PVDF膜产品。例如，旭化成化学、GE、默克密理博、科氏膜系统、

PVDF膜的亲水改性
如前所述，结垢是PVDF膜在水处理应用中的主要问题之一。疏水性PVDF膜在处理含有天然有机物（例如蛋白质）的水溶液时容易结垢，这些有机物很容易被膜表面吸收或堵塞表面孔隙[7]。人们普遍认为，亲水性的增加提供了更好的膜抗污性[100]。纯水层很容易在高

PVDF膜的疏水改性
PVDF膜在膜接触器工艺中的一个主要问题是润湿。膜润湿，无论是部分润湿还是完全润湿，都对传质非常不利。膜的适当疏水处理有助于提高抗润湿性。本节综述了具有增强疏水性的PVDF膜的制备方法，包括膜制备工艺的改进、全氟聚合物的引入和表面

结论和建议
PVDF是最常用的膜材料之一，因其优异的性能，如高热稳定性、水解稳定性、良好的耐化学性以及机械和成膜性能而受到高度关注。近年来，许多研究报道了PVDF膜的发展和应用。本文综述了PVDF膜的应用和改性。

PVDF膜在水处理中得到了广泛的应用

感谢辽宁省自然科学基金（第201204481号）和国家863计划（第2012AA03A611号）的资助。