【摘要】：本文采用非溶劑誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化法(non-solvent induced phase inversion,NIPS),通過(guò)共混改性的方式分別制備了非離子型氟碳特種表面活性劑(FS-30)共混PVDF膜和左氧氟沙星(Levofloxacin,LVFX)共混PVDF抑菌膜。利用氟碳特種表面活性劑的特殊性質(zhì)實(shí)現(xiàn)了膜的截留率與通量的同時(shí)提高,利用左氧氟沙星作添加劑賦予了膜親水與抑菌的雙重性能。首先,考察了PVDF/LiCl/FS-30/DMAc體系下,不同添加量FS-30對(duì)PVDF膜結(jié)構(gòu)形態(tài)及性能的影響。FS-30的加入顯著提升了膜的性能,同時(shí)提高了膜的純水通量和牛血清蛋白(BSA)截留率,這對(duì)膜的應(yīng)用具有重要價(jià)值。通過(guò)添加FS-30,純水通量從原膜M0的114.68 LMH增加到共混膜M7的393.76 LMH。當(dāng)FS-30添加量小于5wt%時(shí),膜的BSA截留率也不斷增加,在M5時(shí)達(dá)到99.48%。膜性能的變化可歸因于相轉(zhuǎn)化過(guò)程以及膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征。FS-30作改性劑增加了膜孔隙率并使膜的親水性提高了28.06%。然而,膜的平均孔徑從0.339μm減小到0.241μm,且由于FS-30的獨(dú)特性質(zhì),產(chǎn)生了特殊的“級(jí)孔”結(jié)構(gòu)。傅立葉變換紅外(FTIR)光譜和X射線衍射(XRD)成像顯示FS-30雖在凝固浴中流失并且未留存于膜上,但影響了α相和β相的晶體組成,促進(jìn)PVDF膜相轉(zhuǎn)化過(guò)程向瞬時(shí)相過(guò)程發(fā)生。同時(shí),通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)表征了FS-30對(duì)膜形態(tài)的影響,并從相轉(zhuǎn)化的角度結(jié)合鑄膜液的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征分析了膜的形態(tài)變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),FS-30對(duì)鑄造溶液動(dòng)力學(xué)的影響不能平衡對(duì)熱力學(xué)不穩(wěn)定性的影響,熱力學(xué)效應(yīng)仍占主導(dǎo)地位,使得FS-30共混膜具有更明顯的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。此外,還分別利用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)和細(xì)菌接種培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),對(duì)共混膜在地表水中藻類和細(xì)菌的截留效果方面進(jìn)行了表征,結(jié)果表明FS-30/PVDF膜具有優(yōu)良的性能。其次,考察了PVDF/PVP/LVFX/DMAc體系下,不同添加量LVFX對(duì)PVDF膜性能的影響。采用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)和接觸角等表征手段,分析了左氧氟沙星在PVDF膜上存在及其對(duì)膜結(jié)構(gòu)和親水性能的影響規(guī)律。分別利用牛血清蛋白(BSA)靜態(tài)吸附、循環(huán)通量衰減和抑菌圈、抑菌率評(píng)價(jià)了LVFX/PVDF共混膜的抗污染性能和抑菌性能。結(jié)果表明,左氧氟沙星穩(wěn)定存在于膜上;隨著左氧氟沙星添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,共混膜的接觸角由77.7°下降至62.1°,親水性增強(qiáng);共混膜的BSA靜態(tài)吸附量下降,通量恢復(fù)率升高,不可逆污染指數(shù)在LVFX添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時(shí),降至11.8%,抗污染能力最佳;LVFX添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%時(shí),即有抑菌圈生成,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時(shí),抑菌率可達(dá)92.3%,抑菌性能優(yōu)異。此外,一段時(shí)間運(yùn)行的共混膜經(jīng)再生后,仍能保持較好的抑菌效果。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703;TQ051.893
【圖文】：

聚偏氟乙烯（PVDF）膜改性特征及其應(yīng)用研究某些特殊需要。氟碳表面活性劑是特種表面活性劑中發(fā)展最快的一種，如圖 1.，其與普通表面活性劑在分子結(jié)構(gòu)上的區(qū)別在于碳?xì)滏溕系臍湓硬糠只蛉吭铀〈鶾32]。其特性主要取決于疏水基的氟碳鏈，更重要的是取決于氟元素特性質(zhì)。一方面氟碳鏈極性比碳?xì)滏溞�，因而氟碳鏈�(zhǔn)杷饔靡忍細(xì)滏湉?qiáng)的一方面氟碳鍵能高，因而氟碳鏈結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比碳?xì)滏溄Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這兩個(gè)因素的共同使得氟碳特種表面活性劑分子在水溶液中相對(duì)普通表面活性劑具有更加強(qiáng)烈的趨勢(shì)和傾向，在液/氣界面上可以按照特定的方向聚集和排列成分子液膜，因而與其它表面活性劑所不同的特性[33]。氟碳特種表面活性劑因其優(yōu)良性能和重要，被廣泛應(yīng)用于合成洗滌劑、化妝品、食品、橡膠、塑料、油墨等行業(yè)[34-36]。

第三章 氟碳特種表面活性劑（FS-30）對(duì) PVDF 膜相轉(zhuǎn)化和結(jié)構(gòu)性能的影響第三章 氟碳特種表面活性劑（FS-30）對(duì) PVDF 膜相轉(zhuǎn)化和結(jié)構(gòu)性能的影響本章利用氟碳特種表面活性劑的特殊性質(zhì)實(shí)現(xiàn)了膜通量與 BSA 截留率的同步提升。膜的相關(guān)性質(zhì)通過(guò)傅里葉紅外光譜、X 射線衍射、掃描電子顯微鏡等進(jìn)行了表征。膜的基本性能借助死端過(guò)濾裝置進(jìn)行了測(cè)定。膜的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值借由藻類與細(xì)菌的去除效果進(jìn)行了確認(rèn)。3.1 膜的化學(xué)及晶態(tài)結(jié)構(gòu)分析

-30 在該體系中相含量的影響中起主導(dǎo)作用。我們知道α相是動(dòng)力學(xué)有利，β相是 PVDF 熱力學(xué)穩(wěn)定相，瞬時(shí)分相與延時(shí)分相分別有利于α相和β相成[38]。β相晶型的減少表明非離子型氟碳特種表面活性劑 FS-30 的加入使力學(xué)不穩(wěn)定性增強(qiáng)，膜的相轉(zhuǎn)化路徑向瞬時(shí)分相過(guò)程發(fā)生，從而有利于孔結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱膜，這在 SEM 的表征中得到了驗(yàn)證。表 3.1 FS-30/PVDF 共混膜鑄膜液及膜形態(tài)特征 F（β）（%） 孔徑（μm） 孔隙率（%） 粘度（pa·s） 拉伸強(qiáng)度（N/mm2）43.67 0.339 20.55 15 3.3243.15 0.327 26.02 16 2.6843.11 0.253 44.06 21 2.9843.26 0.241 48.44 24 2.4643.18 0.320 46.85 26 2.15 膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)分析

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