本文關(guān)鍵詞：抗菌抗污染有機(jī)超濾膜的制備及性能表征

  更多相關(guān)文章： 聚偏氟乙烯 聚醚砜 有機(jī)抗菌 抗污染 超濾膜 多壁碳納米管

【摘要】：近年來(lái),膜分離工藝被廣泛應(yīng)用于飲用水凈化和污水處理,并且由于其諸多優(yōu)點(diǎn),受到了極大的關(guān)注。然而由于PVDF、PES固有的疏水性,聚合物膜在應(yīng)用過(guò)程中容易招致生物蛋白、細(xì)菌等微生物附著繁衍,在膜表面產(chǎn)生“生物黏膜”,引起嚴(yán)重的有機(jī)污染和生物污染,導(dǎo)致膜系統(tǒng)的分離效能降低,使用壽命縮短,這限制了PVDF超濾膜的應(yīng)用。因此,有必要提高聚合物膜的親水性和抗菌性。本論文致力于研究制備新型有機(jī)抗菌抗污染雙功能超濾膜,通過(guò)對(duì)MWNTs氧化修飾,合成了三種MWNTs基添加劑,并將其應(yīng)用于改善聚合物膜滲透通量、截留性能和抗污染性能等。首先,合成、表征了鹵胺功能化MWNTs-g-CDDAC,隨后以濕法紡絲工藝制備了一種具有有機(jī)抗菌抗污染雙功能的新型PVDF/MWNTs-g-CDDAC中空纖維超濾膜。研究了鑄膜液中MWNTs-g-CDDAC含量對(duì)聚合物膜形貌、親水性、滲透性能、抗污染性能和抗菌性等的影響;研究結(jié)果表明:隨著MWNTs-g-CDDAC添加量的增大,膜橫斷面中海綿狀結(jié)構(gòu)被抑制,而指狀孔變得更加寬。MWNTs-g-CDDAC的引入能夠顯著改善PVDF膜表面親水性、滲透性能和抗污染性能。當(dāng)MWNTs-g-CDDAC的添加量為0.50wt%時(shí),純水通量達(dá)到最大,為94.7 L.m~(-2).bar~(-1).h~(-1)�？刮廴拘阅茈S著MWNTs-g-CDDAC的添加而提高,當(dāng)添加量為0.50wt%時(shí)達(dá)到最優(yōu),在兩輪通量衰減和恢復(fù)后,通量恢復(fù)率為90.6%。制備的PVDF/MWNTs-g-CDDAC中空纖維膜具有良好的抗菌性能,M-75具有最強(qiáng)的抗菌性能,對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率分別為92.7%和95.2%。其次,在上一章節(jié)的研究基礎(chǔ)上,以混和強(qiáng)酸溶液氧化MWNTs,將磺胺脒接枝到O-MWNTs表面,合成超支化分子“MWNTs-g-SG”。以NIPs工藝制備出一種具有有機(jī)抗菌抗污染功能的PVDF/MWNTs-g-SG超濾膜。添加劑MWNTs-g-SG對(duì)PVDF超濾膜的改善規(guī)律與第一項(xiàng)工作的結(jié)論相似。由于鑄膜液中有3.00wt%的PVDF含量被PVP取代,而PVP作為親水性有機(jī)物,在相分離過(guò)程中會(huì)促進(jìn)相分離過(guò)程。使得聚合物膜的亞層結(jié)構(gòu)未能充分發(fā)展,而下層結(jié)構(gòu)卻高度發(fā)達(dá),滲透性能得到大幅提高。當(dāng)MWNTs-g-SG的添加量為0.60wt%時(shí),M-3的滲透通量為172.3 L.m~(-2).bar~(-1).h~(-1),通量恢復(fù)率為88.4%。制備的PVDF/MWNTs-g-SG超濾膜具有很好的的抗菌性能,對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率分別是95.8%和96.7%。最后,使用Fenton試劑對(duì)MWNTs進(jìn)行氧化修飾,成功將PHMB接枝到O-MWNTs表面。利用MWNTs-g-PHMB作為添加劑,制備出一種具有抗菌抗污染性能的PES/MWNTs-g-PHMB超濾膜�？疾炝薓WNTs-g-PHMB含量對(duì)聚合物膜形貌、親水性、滲透性能、抗污染性能和抗菌性等的影響;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著鑄膜液中MWNTs-g-PHMB添加量的增大,膜橫斷面中海綿狀結(jié)構(gòu)被抑制,形成更多高度發(fā)達(dá)的大孔結(jié)構(gòu)。MWNTs-g-PHMB的引入不僅能夠顯著改善PES膜表面親水性、表面粗糙度和蛋白質(zhì)吸附等屬性,而且對(duì)PES膜的滲透通量和抗污染性能也有很大的提高。當(dāng)MWNTs-g-PHMB的添加量為0.50wt%時(shí),最大的純水通量為90.0 L.m~(-2).bar~(-1).h~(-1),PM-50經(jīng)歷兩次通量衰減與再生實(shí)驗(yàn)后,通量恢復(fù)率仍能保持90.0%以上�？咕鷮�(shí)驗(yàn)證明PES/MWNTs-g-PHMB超濾膜具有優(yōu)異的抗菌性能。當(dāng)鑄膜液中MWNTs-g-PHMB的添加量達(dá)到和超過(guò)0.25wt%后,PES/MWN Ts-g-PHMB超濾膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率超過(guò)99.0%。
【關(guān)鍵詞】：聚偏氟乙烯 聚醚砜 有機(jī)抗菌 抗污染 超濾膜 多壁碳納米管
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 超濾技術(shù)概述10-13
• 1.1.1 成膜原理10-11
• 1.1.2 分離性能和成膜材料11-12
• 1.1.3 改性方法12-13
• 1.2 超濾膜過(guò)程的應(yīng)用及污染13-15
• 1.3 超濾膜的抗污染改性15-17
• 1.3.1 超濾膜的抗污染研究方法15
• 1.3.2 超濾膜的無(wú)機(jī)抗菌改性研究15-16
• 1.3.3 超濾膜的有機(jī)抗菌改性研究16-17
• 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容及意義17-19
• 第二章 PVDF/MWNTs-g-CDDAC中空纖維膜的制備及性能研究19-42
• 2.1 引言19-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分22-25
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑22
• 2.2.2 MWNTs-OH的制備22-23
• 2.2.3 CDDAC的制備23
• 2.2.4 MWNTs-g-CDDAC的制備23-24
• 2.2.5 PVDF/MWNTs-g-CDDAC中空纖維超濾膜的制備24-25
• 2.3 膜的表征25-28
• 2.3.1 MWNTs-g-CDDAC的表征25
• 2.3.2 鑄膜液流變性能表征25-26
• 2.3.3 膜形貌表征26
• 2.3.4 滲透和截留性能測(cè)試26
• 2.3.5 孔徑、孔徑分布、有效截留分子量與孔隙率測(cè)試26-27
• 2.3.6 親水性測(cè)試27
• 2.3.7 抗污染性測(cè)試27
• 2.3.8 氧化態(tài)氯含量和抗菌性測(cè)試27-28
• 2.4 結(jié)果與討論28-41
• 2.4.1 MWNTs-g-CDDAC28-32
• 2.4.2 流變性能32-33
• 2.4.3 形貌33-35
• 2.4.4 親水性35-36
• 2.4.5 滲透通量、孔徑和有效截留分子量（MWCO）36-38
• 2.4.6 抗污染性38-39
• 2.4.7 氧化態(tài)氯含量和抗菌性39-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第三章 PVDF/MWNTs-g-SG超濾膜的制備及其性能研究42-56
• 3.1 引言42
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分42-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑42
• 3.2.2 MWNTs-g-SG的合成42-45
• 3.2.2.1 O-MWNTs的制備42-45
• 3.2.2.2 PVDF/MWNTs- g-SG超濾膜的制備45
• 3.3 膜的表征45-47
• 3.3.0 MWNTs-g-SG的表征45
• 3.3.1 鑄膜液流變性能測(cè)試45-46
• 3.3.2 形貌表征46
• 3.3.3 AFM測(cè)試46
• 3.3.4 親水性測(cè)試46
• 3.3.5 孔隙率46
• 3.3.6 滲透和截留性能測(cè)試46
• 3.3.7 抗污染性測(cè)試46
• 3.3.8 抗菌性測(cè)試46-47
• 3.4 結(jié)果與討論47-55
• 3.4.1 MWNTs-g-SG的表征47-49
• 3.4.2 流變性能49-50
• 3.4.3 形貌50-51
• 3.4.4 親水性51-52
• 3.4.5 滲透和截留性能52
• 3.4.6 抗污染性52-53
• 3.4.7 抗菌性53-55
• 3.5 小結(jié)55-56
• 第四章 PVDF/MWNTs-g-PHMB超濾膜的制備及其性能研究56-74
• 4.1 引言56-57
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分57-58
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑57
• 4.2.2 O-MWNTs的制備57
• 4.2.3 MWNTs-g-PHMB的制備57-58
• 4.2.4 PES/MWN Ts-g-PHMB超濾膜的制備58
• 4.3 膜的表征58-59
• 4.3.1 MWNTs-g-PHMB的表征58
• 4.3.2 形貌表征58
• 4.3.3 AFM測(cè)試58
• 4.3.4 親水性測(cè)試58-59
• 4.3.5 靜態(tài)蛋白質(zhì)吸附測(cè)試59
• 4.3.6 孔隙率測(cè)定59
• 4.3.7 滲透和截留性能測(cè)試59
• 4.3.8 抗污染性測(cè)試59
• 4.3.9 抗菌性測(cè)試59
• 4.4 結(jié)果與討論59-72
• 4.4.1 MWNTs-g-PHMB59-61
• 4.4.2 形貌61-64
• 4.4.3 AFM64-66
• 4.4.4 親水性66-67
• 4.4.5 靜態(tài)蛋白質(zhì)吸附67-68
• 4.4.6 孔隙率與平均孔徑68
• 4.4.7 滲透和截留性能68-69
• 4.4.8 抗污染性69-70
• 4.4.9 抗菌性70-72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第五章 總結(jié)74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 攻讀學(xué)位期間取得科研成果82-83
• 致謝83-84

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