丙烯腈-磺胺共聚物超濾膜的制備及其抗污染性能研究.pdf

1、本論文以解決聚丙烯腈超濾膜在生物分離過(guò)程中的膜污染問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)用磺胺兩性基團(tuán)通過(guò)共聚方法對(duì)PAN膜材料進(jìn)行親水改性，以提高PAN超濾膜的抗污染性能。 通過(guò)自由基聚合方法合成了PAN-磺胺共聚物，使用反相成膜技術(shù)制備了PAN-磺胺共聚物膜及其共混膜。XPS和接觸角實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改性后的膜表面磺胺基團(tuán)含量增加，膜親水性增強(qiáng)；SEM照片顯示改性膜中指狀大孔結(jié)構(gòu)減少，海綿狀結(jié)構(gòu)增加；超濾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明共聚改性對(duì)膜分離性能產(chǎn)生一定影響；

2、通過(guò)對(duì)膜污染指數(shù)的分析發(fā)現(xiàn)共聚改性可有效提高PAN超濾膜的抗污染(尤其是抗不可逆污染)性能。隨磺胺基團(tuán)在膜內(nèi)含量的增加，膜的通量恢復(fù)率由47％上升至95％。經(jīng)三次重復(fù)使用以后，PAN-磺胺共聚物膜的通量恢復(fù)率仍可達(dá)到92％。 研究發(fā)現(xiàn)PAN-DMMSA膜具有顯著的智能性，隨著原料液離子強(qiáng)度和pH值的增大，PAN-DMMSA膜的滲透通量相應(yīng)增大。使用紅外光譜技術(shù)分析了在不同離子強(qiáng)度和pH值下膜化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，發(fā)現(xiàn)隨著離子強(qiáng)度和pH

3、值的增加處于解離狀態(tài)的SO3-基團(tuán)的比例顯著增加。嘗試應(yīng)用反平行離子簇理論模型對(duì)PAN-DMMSA膜的離子強(qiáng)度和pH值響應(yīng)行為加以解釋：當(dāng)受到外界離子強(qiáng)度和pn值刺激時(shí)，PAN-DMMSA膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，膜內(nèi)由SO3-基團(tuán)和R4N+基團(tuán)組成的反平行離子簇，從非解離狀態(tài)向解離狀態(tài)轉(zhuǎn)變；此過(guò)程使膜從密實(shí)態(tài)過(guò)渡到溶脹態(tài)，最終導(dǎo)致了膜通量的變化。 通過(guò)改變鑄膜液濃度，制備了具有不同截留特性的PAN-DMMSA超濾膜。以酵母菌和BS