抗污染、強(qiáng)穩(wěn)定性納濾膜的仿生制備及性能研究.pdf

1、以解決納濾膜分離過(guò)程中的膜污染和提高膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為主要目標(biāo)，基于對(duì)超親水抗污染表面（細(xì)胞膜）、低表面能自清潔表面（荷葉）和貽貝粘合蛋白的認(rèn)識(shí)，理性設(shè)計(jì)成膜材料，優(yōu)化組合制膜方法（界面聚合法、仿生粘合法、表面接枝法等），實(shí)現(xiàn)抗污染、強(qiáng)穩(wěn)定性納濾膜的仿生制備及性能強(qiáng)化。主要研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下：
　　首先，設(shè)計(jì)合成了具有含胺段和含氟段兩段結(jié)構(gòu)的含氟多元胺（FPA），并以其為水相單體采用界面聚合法制備抗污染納濾膜。含氟多元胺具有兩個(gè)功能：第

2、一，含胺段能與均苯三甲酰氯（TMC）發(fā)生界面聚合反應(yīng)獲得致密活性層，賦予納濾膜優(yōu)良的分離性能；第二，含氟段能優(yōu)化納濾膜表面組成，賦予納濾膜良好的抗污染性能。FPA-TMC/PES納濾膜具有優(yōu)異的抗污染性，過(guò)濾BSA水溶液時(shí)通量恢復(fù)率可達(dá)99.8％，通量衰減率為9.1%。
　　其次，受自然界超親水抗污染表面（細(xì)胞膜）與低表面能自清潔表面（荷葉）啟發(fā)，在界面聚合法所制親水納濾膜表面分別接枝含氟多元胺（FPA）與甲基丙烯酸六氟丁酯（HF

3、BM），制備了含親水區(qū)和低表面能微區(qū)的納濾膜。親水區(qū)具“污染抵御”作用，低表面能微區(qū)具“污染驅(qū)除”作用，兩種作用的協(xié)同賦予膜以高通量恢復(fù)和低通量衰減特性。F3-PA/PES納濾膜過(guò)濾BSA水溶液時(shí)通量恢復(fù)率可達(dá)99.4%，通量衰減率為8.8%。
　　再次，利用仿生粘合法和界面聚合法制備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性納濾膜。通過(guò)多巴胺自聚反應(yīng)修飾PES支撐層，在修飾后的支撐層上采用哌嗪（PIP）與TMC間的界面聚合反應(yīng)復(fù)合一層活性層。基于聚多巴胺的非特

4、異性強(qiáng)粘合作用，在支撐層與活性層間構(gòu)建共價(jià)鍵和強(qiáng)非共價(jià)鍵連接，兩層間多重作用改善了納濾膜的界面相容性，增強(qiáng)了膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。PA/PDA-PES納濾膜經(jīng)乙醇浸泡15 d后，水通量幾乎不變，鹽截留率變化率小于5.0%。
　　最后，提出了仿生粘合法制備抗污染納濾膜。通過(guò)多巴胺的快速自聚反應(yīng)在支撐層表面復(fù)合一層超薄聚多巴胺層，利用聚多巴胺層表面自身的反應(yīng)位點(diǎn)實(shí)施二次反應(yīng)接枝含氟多元胺（FPA），制備出抗污染、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性納濾膜。親水聚多巴