【摘要】：隨著水污染日益嚴(yán)重和水資源的枯竭,人們對污水深度處理和循環(huán)再利用的要求越來越高。膜分離技術(shù)在水處理過程中的應(yīng)用越來越廣泛,被稱為新一代的水處理技術(shù)。新型膜分離過程的大力發(fā)展及應(yīng)用使膜材料的重要性愈發(fā)受到人們的關(guān)注。目前常用的膜材料絕大多數(shù)為合成高分子,而制膜過程中帶來的石化原料的消耗以及環(huán)境污染問題不容忽視。因此,對于可再生的天然高分子膜材料的探究則引起人們的重視。在蠶絲的紡織利用過程中,大量廢蠶絲、下腳料蠶繭被廢棄而未得到充分利用。本文以桑蠶繭為原料,制得了一種新型天然高分子分離膜,分析了膜的基本性質(zhì),討論了成膜機理,并探討了其對多種水中污染物的分離性能。本文通過“再生”的制備路線,從桑蠶繭中提取出絲素蛋白,制得了再生絲素蛋白溶液。通過引入天然聚多酚單寧酸的方法,制得了再生絲素蛋白/單寧酸復(fù)合納米微球,考察了制備條件的影響。實驗表明,當(dāng)再生絲素蛋白溶液濃度為0.01 wt%,單寧酸濃度為0.05 wt%～1.00 wt%時,溶液中可生成納米微球,且其平均直徑的范圍為35 nm～139 nm。通過同步熒光等手段分析了單寧酸分子和絲素蛋白鏈的作用機理,并由此推斷納米微球的生成過程為:絲素蛋白分子鏈?zhǔn)紫仍谑杷畢^(qū)域的自組裝作用下形成球形的膠束結(jié)構(gòu),引入多酚單寧酸后,單寧酸分子與絲素蛋白鏈間發(fā)生疏水相互作用和氫鍵作用,促使溶液中生成納米微球。以該納米微球為成膜元件,采用抽濾法制得了再生絲素蛋白復(fù)合膜。實驗結(jié)果表明,制得的復(fù)合膜具有非對稱結(jié)構(gòu),其活性分離皮層由緊密堆砌的納米微球構(gòu)成,且含有大量納米孔隙結(jié)構(gòu)。分離層厚度可通過改變制膜條件靈活調(diào)控,既能制得皮層厚度為49nm的超薄復(fù)合膜,又能獲得厚度大于1 μm的自支撐膜�？疾炝嗽撃さ臐B透性能、對多種物質(zhì)的分離性能、pH響應(yīng)性和選擇性分離性能。結(jié)果表明,降低分離層的厚度可大大增加復(fù)合膜的滲透通量;當(dāng)分離層厚度為49nm時,其純水通量可達(dá)13888 L h-1m-2 bar-1。復(fù)合膜的分離性能主要受分離物尺寸及電荷性質(zhì)影響。其對L-苯丙氨酸的截留率僅為4.0%,而對牛血清蛋白則可達(dá)99.9%;對羅丹明B等正電荷染料的截留率可達(dá)99.0%,而對皂黃等負(fù)電荷染料僅為49.5%。隨著pH值的降低和升高,膜分離層中的納米微球分別發(fā)生靜電屏蔽和靜電排斥作用,導(dǎo)致膜有效孔徑發(fā)生相應(yīng)變化,表現(xiàn)出pH響應(yīng)性。此外,該膜對羅丹明B/皂黃等混合染料溶液具有良好的選擇性分離性能,分離效率均可達(dá)到95.0%以上。
【圖文】：

圖１－１膜分離過程原理示意圖逡逑

圖１－２不同結(jié)構(gòu)膜的橫斷面示意圖逡逑＇，，
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703;TQ051.893

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本文編號：2683421