含辣素衍生結(jié)構(gòu)共聚物改性的聚砜超濾膜的研究.pdf

1、聚砜(PSF)是一類機械強度、化學性質(zhì)和耐熱性能優(yōu)良的聚合物膜材料，同時也是疏水性材料，這種疏水性膜材料制成的超濾膜應用于水體中易造成膜污染，縮短膜使用壽命。目前，為提高膜的抗(有機)污染性能，國內(nèi)外學者針對PSF膜親水改性做了大量研究工作。將超濾膜應用于實際水體處理中，如海水淡化工藝，不僅要求超濾膜表面親水性高、抗(有機)污染性強，還要具有抑制微生物和藻類附著污染的能力。針對上述要求，本文從含辣素衍生結(jié)構(gòu)的功能單體出發(fā)，研制出既具有親

2、水性又具有良好抑菌性的新型聚砜超濾膜。
　　 本文首先將含辣素衍生結(jié)構(gòu)的功能單體N-(4-羥基-3-甲氧基-芐基)丙烯酰胺(HMBA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)通過自由基引發(fā)聚合，制備出抑菌型二元共聚物，簡寫為P(H-co-M)；為進一步增強聚合物的親水性，添加丙烯酸(AAc)單體，合成出三元共聚物，簡寫為P(H-M-A)。并采用紅外光譜分析和熱重分析對共聚物進行了表征，驗證了共聚物的結(jié)構(gòu)。
　　 將二元共聚物P(H-c

3、o-M)添加到PSF鑄膜液中，通過沉淀相轉(zhuǎn)化法制備出新型抑菌PSF/P(H-co-M)改性超濾膜，簡稱為二元共聚物改性超濾膜，系統(tǒng)考察了P(H-co-M)添加量、凝膠浴溫度和熱處理等因素對膜表面性質(zhì)、分離性能和抑菌性能的影響。結(jié)果表明，當加入一定量P(H-co-M)后，親水性能有所改善。當P(H-co-M)添加量為0.5 wt％，凝膠浴溫度為20℃時，膜分離性能較佳，對5 mg/L腐殖酸(HA)溶液的穩(wěn)定膜通量和截留率分別為122.2

4、L/m2.h和84.4％，比原PSF超濾膜分別提高了19.2％和9.2％。當P(H-co-M)添加量為1.0 wt％時，膜抑菌性能較好，抑菌率高達80.7％。熱處理對二元共聚物改性超濾膜膜通量和截留率的影響較小。
　　 同法，將三元共聚物P(H-M-A)添加到PSF鑄膜液中，通過沉淀相轉(zhuǎn)化法制備出新型抑菌PSF/P(H-M-A)改性超濾膜，簡稱為三元共聚物改性超濾膜，主要探索了P(H-M-A)添加量和凝膠浴組成(不同濃度乙醇、冰

5、醋酸)對膜表面性質(zhì)、分離性能和抑菌性能的影響。結(jié)果表明，加入一定量P(H-M-A)后，膜親水性能大大提高，當P(H-M-A)添加量為0.5 wt％時，膜表面接觸角比原PSF超濾膜的減小30.0％，比二元共聚物改性超濾膜的減小15.1％。當P(H-M-A)添加量為0.5wt％，以25％乙醇為凝膠浴時，改性膜分離性能較好，對5 mg/L HA溶液的穩(wěn)定膜通量和截留率分別為155.9 L/m2.h和80.3％，與原PSF超濾膜相比，分別提高了

6、36.7％和4.5％。三元共聚物改性超濾膜對大腸桿菌具有明顯抑菌性，當P(H-M-A)添加量為3.0wt％時，抑菌率達89.2％。
　　 為了考察所研制的抑菌型超濾膜的抗有機污染性能，進行了長達8 h的過濾實驗，并通過通量恢復率來評價抗污染能力。所用膜樣品分別為原PSF膜、上述最佳實驗條件制備的二元共聚物改性超濾膜和三元共聚物改性超濾膜，實驗考察了對5 mg/L HA溶液及實際膠州灣海水的分離性能及化學清洗效果。對過濾5mg/L

7、 HA溶液的膜過濾實驗結(jié)果表明，過濾8 h后，二元共聚物改性超濾膜和三元共聚物改性超濾膜的穩(wěn)定膜通量分別為86.4L/m2.h和95.9 L/m2.h，截留率分別為84.3％和80.8％，均高于原PSF超濾膜(67.0 L/m2.h、76.1％)；用NaOH清洗后，二元共聚物改性超濾膜和三元共聚物改性超濾膜通量恢復率分別為96，7％和98.4％；對實際膠州灣海水的膜過濾實驗結(jié)果表明，過濾8 h后，二元共聚物改性超濾膜和三元共聚物改性超濾