利用聚合多巴胺進(jìn)行超濾膜接枝PVA氨基酸聚合物親水改性研究.pdf

1、膜污染是膜技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域擴(kuò)大應(yīng)用范圍和進(jìn)一步發(fā)展的主要障礙，而提高膜的親水性是解決膜污染的主要途徑之一。本文以多巴胺自聚合性和化學(xué)特性為背景，通過聚乙烯醇（PVA）與氨基酸的酯化反應(yīng)形成PVA氨基酸聚合物，將氨基（-NH2）引入PVA鏈段，然后將帶有-NH2的聚合物與膜表面的聚合多巴胺層形成共價鍵，從而將親水的PVA接枝至疏水的超濾膜表面，完成常規(guī)超濾膜的親水改性。因此，本文的研究重點(diǎn)在于 PVA氨基酸聚合物的制備和膜接枝改性后的性

2、能表征。
　　首先，通過酯化反應(yīng)形成 PVA氨基酸聚合物，通過傅里葉紅外光譜（FTIR）和核磁共振波譜法（NMR）對產(chǎn)物進(jìn)行檢測。結(jié)果顯示，合成產(chǎn)物確實(shí)為PVA氨基酸聚合物。經(jīng)經(jīng)濟(jì)分析可知，PVA氨基酸聚合物的合成成本只占氨基聚乙二醇（mPEG-NH2）價格的19％。
　　其次，將 PVA氨基酸聚合物通過膜表面的聚合多巴胺層而接枝至超濾膜表面，通過FTIR進(jìn)行接枝效率的檢測，同時考察了膜表面形態(tài)結(jié)構(gòu)、粗糙度、親水性、潤濕性和

3、純水通量基本參數(shù)。場發(fā)射電鏡（FESEM）和原子力掃描電鏡（AFM）的分析結(jié)果顯示，接枝改性使膜孔徑縮小和孔隙率降低，表面粗糙度的變化取決于原膜的膜孔徑大小；接枝改性對膜表面粗糙度的影響與基膜的孔徑大小有關(guān)，孔徑較大的超濾膜經(jīng)改性后粗糙度降低，而孔徑較小的超濾膜，粗糙度反而增大。涂覆改性與接枝改性使膜表面的親水性增強(qiáng)，PES100K原膜的接觸角為91°，經(jīng)涂覆改性與接枝改性后，接觸角分別減小為71°和53°；PVDF100K原膜的接觸角

4、為75°，經(jīng)涂覆改1性與接枝改性后，接觸角分別減小為63°和49°。膜表面親水性的增強(qiáng)是由于接枝在膜表面的PVA氨基酸聚合物的親水性和改性后膜表面的粗糙度的變化。改性過程中由于膜孔徑的縮小，使膜純水通量下降，經(jīng)接枝改性后，PES100K超濾膜的純水通量由222.7L/(m2·h)減小為145.0 L/(m2·h)，PVDF100K超濾膜的純水通量由195.6L/(m2·h)減小為143.7L/(m2·h)。
　　最后，研究了改性條

5、件對改性膜性能的影響，以及改性膜的穩(wěn)定性和抗污染能力。結(jié)果顯示，膜表面的親水性和潤濕性隨接枝反應(yīng)的溶質(zhì)濃度的增大和改性反應(yīng)時間的增長而增強(qiáng)，而純水通量隨接枝反應(yīng)的溶質(zhì)濃度增大和改性反應(yīng)時間的增長而降低。穩(wěn)定性測定實(shí)驗(yàn)表明，改性膜具有良好的耐酸性，耐堿性和抗氧化能力較差。PVA氨基酸聚合物的接枝改性層對聚合多巴胺的脫落起到一定的緩和作用。實(shí)驗(yàn)以機(jī)油乳化液為模擬污染物體系進(jìn)行膜污染測試，過濾實(shí)驗(yàn)表明，改性膜具有更好的抗污染能力。污染后的PE