【摘要】：本研究受自然界中抗污染原型啟發(fā),通過表面偏析、靜電自組裝方法,將親水基團(tuán)和低表面能基團(tuán)引入膜表面,調(diào)控膜表面性質(zhì),強(qiáng)化雙重抗污染機(jī)制,增強(qiáng)了抗污染性能且提高了其長期穩(wěn)定性。具體工作如下:硅酸四乙酯(TEOS)在全氟磺酸(PFSA)聚合物催化下水解縮聚原位生成二氧化硅(SiO_2)納米顆粒,利用PFSA聚合物和SiO_2納米顆粒間的氫鍵作用調(diào)控協(xié)同表面偏析過程。在聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面引入親水微區(qū)和低表面能微區(qū),調(diào)控了膜表面化學(xué)組成、表面性質(zhì),增強(qiáng)了PVDF/PFSA/SiO_2膜表面對于乳化油滴、蛋白質(zhì)和酵母菌等污染物的抵抗能力。制備了聚乙烯亞胺修飾的氧化石墨烯(PEI-GO),通過PFSA聚合物與PEI-GO納米片之間的靜電作用調(diào)控協(xié)同表面偏析過程。復(fù)合改性劑成功改善了膜的物理形貌,調(diào)控了膜表面性質(zhì)(包括Zeta電位、接觸角、表面能等)。通過強(qiáng)化“污染抵御”和“污染驅(qū)除”機(jī)制,PVDF/PFSA/PEI-GO膜對于污染物的抵抗能力得到提升,并且膜表面性質(zhì)和化學(xué)組成持久穩(wěn)定。通過靜電組裝的方法在聚丙烯腈(PAN)膜表面引入聚乙烯亞胺(PEI)和全氟辛基磺酸四乙基銨(PFOS),改性過程沒有對膜的表面和斷面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯影響。PEI和PFOS的引入調(diào)控了膜表面的接觸角、表面能和Zeta電位等,強(qiáng)化了雙重抗污染機(jī)制,PAN/PEI/PFOS膜在過濾各種污染物(水包油乳液和蛋白質(zhì)溶液)時(shí)均表現(xiàn)出低通量衰減(8.0%-11.5%)和高于98%的通量恢復(fù)率。
【圖文】：

圖 1-1 自然界中的抗污染原型。Figure 1-1 The antifouling archetypes in nature.1.2.1.1 親水抗污染原型水生生物表皮具有特別的浸潤特性，可以有效抑制水中各種污染物吸附到其表皮，其抗污染特性與其表面的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)和親水化學(xué)特性有關(guān)。鯉魚鱗片由親水性羥基磷灰石構(gòu)成，并且其表面有沿扇形方向排列的微凸結(jié)構(gòu)（長 100-300μm、寬 30-40 μm）[4, 13]。與此相似的還有鯊魚皮，鯊魚皮細(xì)胞會分泌親水性粘膜，且表皮有微溝槽結(jié)構(gòu)的齒鱗[5]。親水抗污染原型中最典型的就是細(xì)胞膜，由兩親性脂類、膜蛋白和碳水化合物組成。細(xì)胞膜表面是兩親性的磷脂雙分子層，磷脂的非極性基團(tuán)聚集在雙分子層內(nèi)側(cè)，形成疏水區(qū)；極性基團(tuán)聚集在外側(cè)形成親水區(qū)，通過靜電作用吸引水分子形成水化屏障，連同具備強(qiáng)大空間位阻效應(yīng)的外側(cè)糖鏈抑制著外源性物質(zhì)的吸附，保持細(xì)胞膜表面的“清潔”[14-15]。

的表面能可以強(qiáng)化污染驅(qū)除機(jī)制，使得吸除[50]。在膜表面構(gòu)建兩種協(xié)同優(yōu)化的抗污問題。種嵌段共聚物作為表面偏析改性劑，成功面和擁有雙重抗污染機(jī)制的非均相表面酯（PBMA），親水鏈段甲基丙烯酸聚乙二烯酸六氟丁酯（PHFBM）的三元嵌段共染 PVDF/PBMA-PEGMA-PHFBM 超濾膜減（10.6%）和近 100% 的通量恢復(fù)率[4料的表面偏析過程，針對高分子-無機(jī)雜此，如果有一種高分子改性劑可以調(diào)控?zé)o劑與膜主體之間的相容性，那這兩種不同有效的抗污染機(jī)制和更高的機(jī)械性能。）樹脂由疏水的聚四氟乙烯主鏈和以親水鏈組成，結(jié)構(gòu)見圖 3-1。
【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】：2018
【分類號】：TQ051.893

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本文編號：2673280