抗菌抗污染有機(jī)超濾膜的制備及性能表征.pdf

1、近年來，膜分離工藝被廣泛應(yīng)用于飲用水凈化和污水處理，并且由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，受到了極大的關(guān)注。然而由于PVDF、PES固有的疏水性，聚合物膜在應(yīng)用過程中容易招致生物蛋白、細(xì)菌等微生物附著繁衍，在膜表面產(chǎn)生“生物黏膜”，引起嚴(yán)重的有機(jī)污染和生物污染，導(dǎo)致膜系統(tǒng)的分離效能降低，使用壽命縮短，這限制了PVDF超濾膜的應(yīng)用。因此，有必要提高聚合物膜的親水性和抗菌性。
　　本論文致力于研究制備新型有機(jī)抗菌抗污染雙功能超濾膜，通過對(duì)MWNTs氧化

2、修飾，合成了三種MWNTs基添加劑，并將其應(yīng)用于改善聚合物膜滲透通量、截留性能和抗污染性能等。
　　首先，合成、表征了鹵胺功能化MWNTs-g-CDDAC，隨后以濕法紡絲工藝制備了一種具有有機(jī)抗菌抗污染雙功能的新型PVDF/MWNTs-g-CDDAC中空纖維超濾膜。研究了鑄膜液中MWNTs-g-CDDAC含量對(duì)聚合物膜形貌、親水性、滲透性能、抗污染性能和抗菌性等的影響;研究結(jié)果表明:隨著MWNTs-g-CDDAC添加量的增大，膜橫

3、斷面中海綿狀結(jié)構(gòu)被抑制，而指狀孔變得更加寬。MWNTs-g-CDDAC的引入能夠顯著改善PVDF膜表面親水性、滲透性能和抗污染性能。當(dāng)MWNTs-g-CDDAC的添加量為0.50wt％時(shí)，純水通量達(dá)到最大，為94.7 L·m-2bar-1·h-1?？刮廴拘阅茈S著MWNTs-g-CDDAC的添加而提高，當(dāng)添加量為0.50wt％時(shí)達(dá)到最優(yōu)，在兩輪通量衰減和恢復(fù)后，通量恢復(fù)率為90.6％。制備的PVDF/MWNTs-g-CDDAC中空纖維膜具

4、有良好的抗菌性能，M-75具有最強(qiáng)的抗菌性能，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率分別為92.7％和95.2％。
　　其次，在上一章節(jié)的研究基礎(chǔ)上，以混和強(qiáng)酸溶液氧化MWNTs，將磺胺脒接枝到O-MWNTs表面，合成超支化分子“MWNTs-g-SG”。以NIPs工藝制備出一種具有有機(jī)抗菌抗污染功能的PVDF/MWNTs-g-SG超濾膜。添加劑MWNTs-g-SG對(duì)PVDF超濾膜的改善規(guī)律與第一項(xiàng)工作的結(jié)論相似。由于鑄膜液中有3.00

5、wt％的PVDF含量被PVP取代，而PVP作為親水性有機(jī)物，在相分離過程中會(huì)促進(jìn)相分離過程。使得聚合物膜的亞層結(jié)構(gòu)未能充分發(fā)展，而下層結(jié)構(gòu)卻高度發(fā)達(dá)，滲透性能得到大幅提高。當(dāng)MWNTs-g-SG的添加量為0.60wt％時(shí)，M-3的滲透通量為172.3 L·m-2·bar-1·h-1，通量恢復(fù)率為88.4％。制備的PVDF/MWNTs-g-SG超濾膜具有很好的的抗菌性能，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率分別是95.8％和96.7％。

6、r>　　最后，使用Fenton試劑對(duì)MWNTs進(jìn)行氧化修飾，成功將PHMB接枝到O-MWNTs表面。利用MWNTs-g-PHMB作為添加劑，制備出一種具有抗菌抗污染性能的PES/MWN Ts-g-PHMB超濾膜?？疾炝薓WN Ts-g-PHMB含量對(duì)聚合物膜形貌、親水性、滲透性能、抗污染性能和抗菌性等的影響;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著鑄膜液中MWNTs-g-PHMB添加量的增大，膜橫斷面中海綿狀結(jié)構(gòu)被抑制，形成更多高度發(fā)達(dá)的大孔結(jié)構(gòu)。MWNTs

7、-g-PHMB的引入不僅能夠顯著改善PES膜表面親水性、表面粗糙度和蛋白質(zhì)吸附等屬性，而且對(duì)PES膜的滲透通量和抗污染性能也有很大的提高。當(dāng)MWNTs-g-PHMB的添加量為0.50wt％時(shí)，最大的純水通量為90.0 L·m-2·bar-l·h-1，PM-50經(jīng)歷兩次通量衰減與再生實(shí)驗(yàn)后，通量恢復(fù)率仍能保持90.0％以上?？咕鷮?shí)驗(yàn)證明PES/MWNTs-g-PHMB超濾膜具有優(yōu)異的抗菌性能。當(dāng)鑄膜液中MWNTs-g-PHMB的添加量達(dá)到