抗污染、高通量多孔膜的制備及膜過程強(qiáng)化研究.pdf

1、抗污染、高通量抗污染、高通量多孔多孔膜的制備膜的制備及膜過程強(qiáng)化過程強(qiáng)化研究研究PreparationofAntifoulingHighFluxPousMembranesMembraneProcessIntensification一級學(xué)科：化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工藝研究生：彭金明指導(dǎo)教師：姜忠義教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一二年十二月1摘要摘要膜污染和滲透通量低是制約聚合物多孔膜廣泛應(yīng)用的瓶頸，制備抗污染、高通量膜是膜分離領(lǐng)域的關(guān)鍵科

2、學(xué)問題之一。本論文以解決膜分離過程中的膜污染和提高膜通量為主要目標(biāo)，合理設(shè)計成膜材料（兩親性刷狀聚合物）、優(yōu)化成膜工藝（調(diào)控凝膠浴溫度、構(gòu)建界面共價鍵）和創(chuàng)新制膜方法（受限空間聚合），實(shí)現(xiàn)抗污染、高通量多孔膜的制備及過程強(qiáng)化。從非溶劑誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化成膜機(jī)理和分子設(shè)計出發(fā)，制備抗污染、高通量非對稱膜。研究了不同凝膠浴溫度下親水性聚乙二醇（PEG）和兩親性改性劑PluronicF127的表面偏析行為，并系統(tǒng)考察了凝膠浴溫度對聚醚砜（PES）非對

3、稱膜斷面結(jié)構(gòu)、皮層孔徑范圍、表面親水性、分離性能和抗污染性能的影響。設(shè)計制備了以疏水聚醚砜（PES）為主鏈、聚甲基丙烯酸聚乙二醇酯（polyPEGMA）為支鏈的刷狀聚合物PESgPEGMA，并以其為成膜主體材料，考察了PEGMA接枝率、PEG鏈段長度等因素對PESgPEGMA非對稱膜的成膜性能、表面化學(xué)組成、表面親水性和蛋白吸附的影響。PESgPEGMA膜在保持PES優(yōu)異的成膜性能和良好物化穩(wěn)定性的同時，具有良好的親水性和低蛋白吸附，分

4、離性能和抗蛋白質(zhì)污染性能同時提升?；诮缑婢酆戏磻?yīng)機(jī)理，采用1乙基(3二甲基氨基丙基)碳二亞胺（EDC）N羥基琥珀酰亞胺（NHS）活化水解聚丙烯腈（HPAN）基膜表面的羧基，通過活性層與基膜間的界面共價酰胺鍵干預(yù)哌嗪（PIP）與均苯三甲酰氯（TMC）的界面聚合反應(yīng)，優(yōu)化聚酰胺活性層結(jié)構(gòu)和電荷特性，實(shí)現(xiàn)了高通量聚酰胺（PA）復(fù)合納濾膜的制備。通過共混親水單體聚乙烯醇（PVA）賦予活性層親水性，賦予聚酰胺復(fù)合膜優(yōu)異的抗蛋白污染性能。創(chuàng)新了受

5、限空間聚合的自支撐膜制備方法，研究成膜過程熱力學(xué)和動力學(xué)因素對膜結(jié)構(gòu)調(diào)控、表面性質(zhì)的影響規(guī)律，系統(tǒng)考察了致孔劑對自支撐膜孔徑、孔隙率的影響，實(shí)現(xiàn)了自支撐膜厚度的調(diào)控，制備了親水性抗污染、高通量聚甲基丙烯酸羥基乙酯（polyHEMA）自支撐膜。通過成膜單體HEMA與含氟單體甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFHM）共混，構(gòu)建了含親水區(qū)和低表面能區(qū)的兩親性自支撐膜表面，實(shí)現(xiàn)了兩親性抗污染、高通量自支撐膜的制備。通過成膜單體與弱酸性單體甲基丙烯酸（MA