荷正電微孔陶瓷膜對病毒的分離性能及機理研究.pdf

1、近年來，水體污染加劇，而水體中發(fā)現(xiàn)的多種致病病毒已成為人類生存面臨的最大潛在威脅之一。傳統(tǒng)的病毒去除方法有化學法、物理法及聯(lián)合法等，但這些方法大都工藝復雜、成本高、易產(chǎn)生二次污染。荷電材料作為一種新型功能材料，由于其獨特的靜電吸附作用，在分離病毒方面具有吸附分離效果好、工藝簡單、成本低、使用安全等優(yōu)點，已引起廣泛關注。
　　本論文通過對荷正電微孔陶瓷膜的制備、組成結構表征及電性能評價，研究了荷正電微孔陶瓷膜對水中病毒的吸附分離性能

2、，并對病毒的分離機理進行了探索。
　　以硅藻土微孔陶瓷膜為基膜，以YC13·6H2O和尿素為原料，采用浸漬-燒結工藝制備了納米Y2O3涂層的荷正電微孔陶瓷膜，利用FT-IR、XRD、EDS和SEM分析等對膜的組成結構進行表征。結果表明，制備的荷電膜平均孔徑為0.60μm，比表面積為1.85m2/g，水通量為421L/m2·h，膜表面Y元素含量為24.76％(w/w)，Y2O3均勻分布在膜表面，其顆粒大小約為1Onm，且為立方體晶型

3、。通過Zeta電位分析和帶負電染料達旦黃的吸附性能評價，對荷正電微孔陶瓷膜的電性能進行了表征，考察了涂膜液y3+濃度、膜厚度、pH值等因素對達旦黃吸附效果的影響。結果表明，膜的等電點(IEP)為pH=8.3，即當pH＜8.3時，膜的Zeta電位為正值，最大Zeta電位為31.90mV，表明膜表面帶正電荷。荷電膜對達旦黃的吸附效果隨涂膜液y3+濃度的增加而增大，Y3+濃度為0.015mol/L時，在pH3.0～8.0范圍內(nèi)，厚度為0.50

4、cm的荷正電微孔陶瓷膜對達旦黃的去除率均大于90.00％。荷電膜對達旦黃的飽和吸附容量為3.86mg/cm3，吸附飽和的荷電膜再生后對達旦黃的去除率可恢復到95.60％，說明荷正電微孔陶瓷膜的電性能穩(wěn)定。以細菌內(nèi)毒素和大腸桿菌噬菌體MS2吸附分離實驗考察了荷正電微孔陶瓷膜對病毒的分離去除性能，荷電膜對細菌內(nèi)毒素和大腸桿菌噬菌體MS2均有良好的分離效果，去除率分別可達99.60％和99.99％。溶液pH值對MS2的去除有一定影響，但在pH

5、5.0～8.0范圍內(nèi)，荷正電微孔陶瓷膜吸附MS2性能穩(wěn)定。通過荷正電微孔陶瓷膜的電性能分析及對病毒的去除效果實驗，尤其是基膜與荷電膜對病毒去除效果的對照實驗，可以確定荷正電微孔陶瓷膜對病毒的分離機理為正負電荷之間的靜電吸附作用，而非膜孔的物理截留。
　　荷正電微孔陶瓷膜表面帶有正電荷，除具有普通微孔陶瓷膜的篩分截留作用，還能通過正負電荷的相互吸引作用吸附分離病毒。本研究將為病毒的分離、濃縮及檢測等提供一種新的技術，具有廣闊的應用前