有机／无机杂化膜的研究现状

摘要有机/无机杂化膜是一种性能良好的新型膜材料，本文以有机、无机相间的相互作用为依据将有机/无机杂化膜分为两类：以次价键结合的杂化膜和以化学键结合的杂化膜。介绍了目前常用的有机/无机杂化膜制备方法，简要评述了其优越性以及存在的问题。

关键词有机/无机杂化膜；制备方法；特征

随着新型膜工艺的不断开发，高效、环保的膜材料已经在许多领域得到了广泛应用，膜分离技术也因此被认为是“20世纪到21世纪中期最有发展前途的高新技术之一”。目前，常用的膜材料为单一材料，比如有机膜材料和无机膜材料。其中，有机膜材料密度低、成膜性好、价格低廉，但是机械强度较差，在高温、强酸、强碱和高浓度有机溶剂条件下，易发生膜孔堵塞，从而缩减膜的使用寿命。因此，在许多条件苛刻的环境中有机膜材料并不适用。相反，无机膜材料的机械强度高，耐溶剂、耐高温的能力强，具有较高的膜渗透通量和分离效率，但其成膜性差，质脆，且制作成本较高。为了克服单一材料在制作、性能以及应用方面的不足，有机/无机杂化膜作为一种复合的膜材料开始成为新的研究热点。

制备有机/无机膜杂化膜常用的有机材料有：纤维素类、聚砜（PSF）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、聚氨酯（PU）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖（CS）等，无机材料有陶瓷粉体（如氧化锆）、活性炭等一般粒子以及纳米氧化硅、纳米氧化铝和纳米氧化钛等纳米粒子。

1有机/无机杂化膜的分类

有机/无机杂化膜的分类方式很多，比如可以按照杂化组分的性质、杂化组分数目、杂化体系的相分离状态、膜负载情况以及有机相和无机相的相互作用等来划分。按照有机相和无机相的相互作用可将杂化膜分为两类：

1）有机/无机组分之间以次价键结合。即杂化膜中有机相和无机相以氢键或范德华力等次价键为结合方式。这类杂化膜大多为无机粒子填充型杂化膜，无机粒子作为增强相，均匀的分散在有机膜之中。研究表明在有机材料中掺入少量无机填料将有利于抑制大孔生长，增加膜表面的孔隙率以及孔间的贯通性，从而提高渗透通量，为膜的再生和循环利用提供可能。此类杂化膜制备简单，反应条件温和，常用的方法是共混法；

2）有机/无机组分以化学键结合。即杂化膜中有机相和无机相以共价键、离子共价键等化学键为结合方式。这类杂化膜一般将无机前驱体或者官能化的纳米无机粒子与有机相通过共价键或者离子共价键结合，得到均相杂化膜或者复合杂化膜。此类杂化膜中无机粒子均匀分散，与有机组分结合紧密，相容性较高。

2 有机/无机杂化膜的制备方法