本文關(guān)鍵詞：表面接枝超支化聚合物制備抗污染PVDF膜的研究

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【摘要】：聚偏氟乙烯(PVDF)膜由于具有優(yōu)良的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性以及良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于膜分離領(lǐng)域。但是膜材料本身的低界面張力和疏水性,不僅會(huì)使污染物容易粘附在膜的表面,造成膜材料的污染,而且會(huì)導(dǎo)致膜通量降低,能耗增加,嚴(yán)重影響膜的使用性能。特別是在一些生物分離領(lǐng)域,膜污染問題更加突出。研究表明：在膜表面接枝親水性聚合物刷,增強(qiáng)膜表面親水性有助于抑制膜的污染。因此,對(duì)膜表面進(jìn)行親水化改性成為膜研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容。但是,目前在膜表面接枝改性的研究中,常用的聚合物刷多為線性分子鏈結(jié)構(gòu),受分子鏈結(jié)構(gòu)的限制,膜親水性能改善有限,而在本論文中我們選擇接枝超支化的聚合物刷,考察其對(duì)膜表面親水性及抗污染效果的影響。本論文通過三步反應(yīng),將超支化的多羥基和兩性離子聚合物接枝在膜表面,研究了超支化改性對(duì)膜表面抗污染性能的影響。首先通過堿處理使膜表面產(chǎn)生雙鍵,然后通過氨基與雙鍵的邁克爾加成反應(yīng),在PVDF膜表面成功接枝超支化聚乙烯亞胺,最后分別用環(huán)氧丙醇、β-丙內(nèi)酯與膜表面的氨基發(fā)生開環(huán)反應(yīng),對(duì)膜表面進(jìn)行進(jìn)一步的功能化修飾,分別制備表面接枝超支化多羥基結(jié)構(gòu)的PVDFA-g-PG膜和表面接枝超支化兩性離子的PVDFA-g-PB膜。用FT-IR及XPS對(duì)原膜及改性膜表面的化學(xué)組成進(jìn)行分析,用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)表面的形貌進(jìn)行表征,用動(dòng)態(tài)接觸角及通量變化考察膜表面改性前后潤(rùn)濕性能及滲透性能的變化,采用Zeta電位對(duì)膜表面電荷進(jìn)行表征,采用靜態(tài)蛋白吸附和動(dòng)態(tài)污染測(cè)試來考察膜抗污染性能。結(jié)果表明：在膜表面成功接枝環(huán)氧丙醇及β-丙內(nèi)酯后,膜表面的親水性得到顯著增強(qiáng),膜動(dòng)態(tài)接觸角的起始值由原膜的1400降低到56o、45o、38o、580；膜表面的形貌及結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化；同時(shí),膜改性前后抗污染性能得到明顯增強(qiáng),對(duì)牛血清白蛋白的吸附由原膜的246 ug/cm2降低到45 ug/cm2,對(duì)溶菌酶的吸附由358 ug/cm2降低到38 ug/cm2;純水恢復(fù)率由原膜的45%增長(zhǎng)到70%以上,得到顯著提升。
【關(guān)鍵詞】：聚偏氟乙烯膜 表面接枝 超支化分子 抗污染 兩性離子
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-25
• 1.1 膜分離技術(shù)9-11
• 1.2 膜污染類型11-13
• 1.2.1 濃差極化現(xiàn)象11-12
• 1.2.2 膜污染12-13
• 1.3 膜親水化改性13-17
• 1.3.1 本體改性14-15
• 1.3.2 表面改性15-17
• 1.3.2.1 表面涂覆15-16
• 1.3.2.2 表面接枝16-17
• 1.4 超支化聚合物17-20
• 1.4.1 超支化聚合物概述18-19
• 1.4.2 超支化聚合物在膜分離技術(shù)上的應(yīng)用19-20
• 1.4.2.1 超支化聚合物在超濾膜改性的應(yīng)用19
• 1.4.2.2 在納濾膜制備的應(yīng)用19-20
• 1.4.2.3 超支化聚合物在滲透汽化領(lǐng)域的應(yīng)用20
• 1.5 課題的研究意義和內(nèi)容20-25
• 1.5.1 課題的意義20-21
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容21-25
• 第二章 抗污染膜的制備與表征25-39
• 2.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑與儀器25-26
• 2.2 抗污染膜的制備26-27
• 2.3 原膜及改性膜結(jié)構(gòu)表征27-28
• 2.3.1 膜表面化學(xué)組成表征27-28
• 2.3.2 膜表面形貌表征28
• 2.4 膜基本性能測(cè)試28-29
• 2.4.1 膜表面潤(rùn)濕性能測(cè)試28
• 2.4.2 膜表面電荷性能測(cè)試28-29
• 2.5 結(jié)果與討論29-36
• 2.5.1 紅外譜圖分析29-31
• 2.5.2 膜表面XPS分析31-33
• 2.5.3 膜表面形貌分析33-34
• 2.5.4 膜表面水接觸角分析34-35
• 2.5.5 膜表面電荷分析35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-39
• 第三章 膜的抗污染性能測(cè)試及分析39-49
• 3.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑39-40
• 3.2 抗污染性能測(cè)試40-42
• 3.2.1 靜態(tài)抗污染性能測(cè)試40-41
• 3.2.2 膜滲透性能及動(dòng)態(tài)污染性能測(cè)試41-42
• 3.2.2.1 膜滲透性能測(cè)試41
• 3.2.2.2 動(dòng)態(tài)污染性能測(cè)試41-42
• 3.3 結(jié)果與討論42-47
• 3.3.1 靜態(tài)蛋白吸附性能分析42-44
• 3.3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制42-43
• 3.3.1.2 靜態(tài)蛋白吸附結(jié)果分析43-44
• 3.3.2 滲透性能及動(dòng)態(tài)蛋白污染結(jié)果分析44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第四章 全文總結(jié)及下階段建議49-51
• 4.1 課題總結(jié)49-50
• 4.2 研究建議50-51
• 參考文獻(xiàn)51-57
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及承擔(dān)完成科研情況57-59
• 一、在校期間發(fā)表論文57
• 二、在校期間發(fā)明專利57
• 三、參加科研項(xiàng)目57-59
• 致謝59

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