膜结构表征

天津津腾采用SEM观测PNIPAM接枝前后的膜表面形貌特征,结果如图1所示。TFC膜的表面呈现出局部的点状结构,这是由于界面聚合反应是放热反应,可在水相-有机相界面处行成局部热源,溶液中不均衡的热能可产生马兰戈尼对流并加速水相单体的扩散,促进对流区域的反应和聚酰胺的形成。

同时,马兰戈尼对流使水相-有机相界面发生扰动,导致纳滤膜表面形成具有点状结构的聚酰胺分离层。在TFC膜表面接枝PNIPAM后,TFC-PNIPAM膜表面形貌发生显著变化,可观测到一层致密的聚合物层,表明1h的ATRP反应可在纳滤膜表面形成一层完整的PNIPAM链。通过整体观测TFC膜和TFC-PNIPAM膜,并未观察超滤支撑层的膜孔,表明TFC膜和TFC-PNIPAM膜均具有完整的分离层结构。

为进一步验证TFC-PNIPAM膜上成功接枝PNIPAM链,使用ATR-FTIR表征改性前后膜表面官能团的变化。

图2为纳滤膜的ATR-FTIR图谱,TFC膜和TFC-PNIPAM膜在波数为1626cm-1和1440cm-1均呈现出两个尖锐的峰,分别对应聚酰胺分离层的羰基官能团和羟基官能团。

与TFC膜相比,TFC-PNIPAM膜在1626cm-1和1440cm-1处的峰强度显著降低,表明在TFC-PNIPAM膜的聚酰胺分离层上形成新的聚合物。同时,可以在TFC-PNIPAM膜的1545cm-1和1368cm-1处观察到两个新峰,分别对应仲酰胺基官能团和异丙基官能团,是NIPAM单体的主要特征峰,表明PNIPAM链成功接枝在TFC膜表面。