本文關(guān)鍵詞： 超濾 抗污染 原位胺化 兩性離子 聚電解質(zhì)　出處：《天津大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：超濾膜作為一種僅靠壓力驅(qū)動的分離過程,因其節(jié)能、環(huán)保及操作簡單等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。而膜污染引起的通量降低,壽命縮短等問題卻成為了超濾膜使用過程中的瓶頸。對超濾膜進行改性,增強其抗污染性能是推廣超濾膜使用的關(guān)鍵。兩性離子基團是一類具有獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu),即同時具有正負電荷,并整體呈現(xiàn)電中性的功能性基團。兩性基團帶有電荷,可以通過靜電作用力結(jié)合周圍的水分子。因為靜電作用力強于氫鍵作用力,結(jié)合水分子更為牢固,而被廣泛應(yīng)用于材料的親水改性。本文通過在超濾膜表面引入兩性離子基團構(gòu)建抗污染表面,并對其抗污染性能進行考察。首先通過原位胺化的方法制備胺化聚氯乙烯(PVC)超濾膜,具體的將三乙烯四胺(TETA)作為胺化劑,親核取代PVC主鏈上的活性氯原子,一方面可以改善PVC的親水性,另一方面可以引入活性反應(yīng)位點以便進一步改性。隨后在胺化聚氯乙烯超濾膜表面與氯乙酸鈉反應(yīng),引入兩性離子基團從而構(gòu)建兩性離子表面。以蛋白質(zhì)為模擬污染物,兩性離子化的PVC超濾膜抗污染性能得到明顯提升,吸附阻力僅為0.19×1011 m-1(空白PVC超濾膜為3.61×1011 m-1)。其次,通過對超支化高分子聚乙烯亞胺(PEI)進行化學(xué)改性,即在其鏈段接枝兩性基團,制備了兩性聚乙烯亞胺(Z-PEI)。借助Z-PEI中未反應(yīng)完全的胺基與水解聚丙烯腈(H-PAN)超濾膜進行反應(yīng)形成共價酰胺鍵,從而錨定于膜表面,完成兩性離子表面的構(gòu)建。所制備的兩性離子化超濾膜具有良好的抗污染性能。通量恢復(fù)基本達到100%,通量衰減僅為31.4%。此外由于Z-PEI的特殊枝化結(jié)構(gòu),Z-PEI可以通過多位點接枝于膜表面以增強其穩(wěn)定性。最后,通過在荷負電超濾膜表面引入單一荷正電聚電解質(zhì)季胺化殼聚糖,構(gòu)建兩性表面。一方面希望利用聚電解質(zhì)的荷電基團與膜表面水分子形成水化層,達到抵御污染物的目的,另一方面正電荷聚電解質(zhì)與負電荷膜表面共同構(gòu)建兩性表面可以減少污染物的特異性粘附。所得超濾膜通量恢復(fù)可以提高到90.2%,通量衰減降至35.6%,抗污染效果明顯。
[Abstract]:As a pressure driven separation process, ultrafiltration membrane has attracted wide attention because of its advantages of energy saving, environmental protection and simple operation, while the flux caused by membrane fouling is reduced. Life shortening has become the bottleneck in the process of UF membrane use. The modification of UF membrane and the enhancement of its anti-fouling performance are the key to popularize UF membrane use. Amphoteric ion group is a kind of unique chemical structure. That is, a functional group with a positive and negative charge, and an overall electrically neutral functional group. The amphoteric group has a charge that binds the surrounding water molecules by electrostatic forces, because the electrostatic forces are stronger than the hydrogen bond forces, and the water molecules are more strongly bound. It has been widely used in the hydrophilic modification of materials. In this paper, the antifouling surface was constructed by introducing amphoteric groups on the surface of ultrafiltration membrane. The antifouling properties of the membrane were investigated. Firstly, the polyvinyl chloride (PVC) ultrafiltration membrane was prepared by in situ amination. Triethylenetetramine (TETA) was used as the amine agent to nucleophilic replace the active chlorine atoms on the main chain of PVC. On the one hand, the hydrophilicity of PVC can be improved, on the other hand, active reaction sites can be introduced for further modification. The amphoteric ion group was introduced to construct the amphoteric ion surface. The antifouling performance of the amphoteric PVC ultrafiltration membrane was obviously improved by using protein as the simulation pollutant, and the adsorption resistance was only 0.19 脳 1011 m ~ (-1) (compared with 3.61 脳 10 ~ (11) m ~ (-1) m ~ (-1) of the blank PVC ultrafiltration membrane. The hyperbranched polyimide (PEI) was chemically modified, that is, the amphoteric group was grafted in the chain segment. The amphoteric polyimide (Amphoteric polyimide) Z-PEI was prepared. The amphoteric polyimide (Amphoteric polyimide) Z-PEI was prepared by reacting with the hydrolyzed polyacrylonitrile (HPAN) ultrafiltration membrane to form a covalent amide bond, which was anchored on the surface of the membrane. The amphoteric ion surface was constructed. The amphoteric ultrafiltration membrane has good antifouling performance. The flux recovery is basically 100 and the flux attenuation is only 31.40.In addition, because of the special dendritic structure of Z-PEI, Z-PEI can pass through multiple sites. Dot grafting onto the surface of the membrane to enhance its stability. Finally, The amphoteric surface was constructed by introducing a single charged polyelectrolyte quaternary chitosan to the surface of the membrane. On the one hand, it was hoped that the charged group of the polyelectrolyte and the water molecules on the surface of the membrane would form a hydration layer to resist pollutants. On the other hand, the positive charge polyelectrolyte and negative charge membrane surface can reduce the specific adhesion of pollutants, the flux recovery of the membrane can be increased to 90.2, and the flux decay to 35.6.The antifouling effect is obvious.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ051.893

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本文編號：1553387