【摘要】：膜污染是制約反滲透膜進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用拓展的瓶頸問題之一。本課題基于兩性離子的耐污染機(jī)理,通過邁克爾加成反應(yīng),以兩性離子正電基團(tuán)候選物(PCC)及負(fù)電基團(tuán)候選物(NCC)為原料,溫和、高效地實(shí)現(xiàn)了在聚酰胺(PA)反滲透膜表面構(gòu)建兩性離子結(jié)構(gòu)PCC-NCC的目的,進(jìn)而制備出兩性離子耐污染反滲透膜。首先以超支化聚乙烯亞胺(PEI)為PCC,丙烯酸(AA)為NCC,通過邁克爾加成實(shí)現(xiàn)了PEI-AA的構(gòu)建,及兩性離子PEI-AA160/PA膜的制備,并探究了兩性離子構(gòu)建的關(guān)鍵因素。采用靜態(tài)及動(dòng)態(tài)蛋白質(zhì)吸附表征考察PEI-AA160/PA膜耐污染性能。通過對其微觀結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)、分離性能表征,探究兩性離子結(jié)構(gòu)對膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。并考察PEI-AA160/PA膜兩性離子結(jié)構(gòu)的耐酸、堿、活性氯的性質(zhì)。最后,通過篩選不同類型PCC、NCC,實(shí)現(xiàn)了多種兩性離子結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及膜的制備,探究邁克爾加成法兩性離子構(gòu)建的可設(shè)計(jì)性；并對PCC.NCC特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。具體結(jié)論如下：(1)邁克爾加成法兩性離子PEI-AA/PA膜制備：在35℃水溶液中溫和地實(shí)現(xiàn)了PA膜表面兩性離子結(jié)構(gòu)PEI-AA的構(gòu)建,及最優(yōu)性能兩性離子耐污染PEI-AA160/PA膜的制備；探明正電基團(tuán)與負(fù)電基團(tuán)間電荷平衡是邁克爾加成兩性離子構(gòu)建的關(guān)鍵所在；(2)兩性離子PEI-AA160/PA膜耐污染性能研究：PEI-AA160/PA膜在pH分別為5、7、9的條件下均表現(xiàn)出優(yōu)異的耐污染性能,其蛋白質(zhì)的表面吸附量僅為未改性PA膜的5%左右；且PEI-AA160/PA膜既能有效抵抗不同種類、不同電性蛋白質(zhì)的吸附,膜受污后,又具有良好的水通量恢復(fù)率；(3) PEI-AA160/PA膜結(jié)構(gòu)與分離性能研究：PA膜表面兩性離子結(jié)構(gòu)PEI-AA的構(gòu)建,使膜表面親水性顯著增加,但并未造成選擇分離層厚度及表面粗糙度的增加,因而這一超薄親水耐污染層使膜水通量提高20%左右,NaCl截留率略有提高；(4) PEI-AA160/PA膜兩性離子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究：PEI-AA160/PA膜表面兩性離子結(jié)構(gòu)具有良好的耐酸和耐堿性質(zhì)；由于活性氯對聚酰胺膜選擇分離層的破壞分解,其耐氯性較差。(5)不同類型兩性離子PCC-NCC/PA膜的設(shè)計(jì)與制備：通過篩選不同類型的PCC、NCC,實(shí)現(xiàn)了六種兩性離子結(jié)構(gòu)PCC-NCC的設(shè)計(jì),及六種兩性離子PCC-NCC/PA膜的制備,其均表現(xiàn)出優(yōu)異的耐污染性能；研究發(fā)現(xiàn)PCC、NCC的分子大小、分子結(jié)構(gòu)、鏈段長度、正負(fù)電基團(tuán)種類等因素具有很強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性。(6)PCC與NCC結(jié)構(gòu)分析：通過邁克爾加成法在PA膜表面構(gòu)建兩性離子的PCC需含有與PA膜表面羧基反應(yīng)的功能基團(tuán)A、與邁爾克受體反應(yīng)的功能基團(tuán)B、堿性基團(tuán)C；而相應(yīng)NCC為烯酸類結(jié)構(gòu)、含有酸性基團(tuán)的烯酸酯類結(jié)構(gòu)、含有酸性基團(tuán)及馬來酰亞胺位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。本文實(shí)現(xiàn)了兩性離子結(jié)構(gòu)的高效設(shè)計(jì)及具有優(yōu)異耐污染性能兩性離子PCC-NCC/PA膜的溫和制備。探明PA膜表面邁克爾加成法構(gòu)建兩性離子結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性因素,及相應(yīng)PCC、NCC原料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),為兩性離子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及耐污染兩性離子膜的制備提供了思路與理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ051.893

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本文編號(hào)：2415844