【摘要】：研制抗污染膜表面是解決膜污染的最根本途徑。本文以表面偏析為平臺技術,在超濾膜表面構建了基于被動污染抵御、污染驅除和主動抗菌的主被動協同抗污染機制,解決單一的被動抗污染機制或主動抗菌機制難以有效抵御膜表面生物污染的問題,以期提升水處理膜的抗菌和抗污染性能。主要研究工作總結如下:首先,基于強制表面偏析構建兼具污染抵御、污染驅除和接觸殺菌的主被動協同抗污染機制。通過自由基聚合的方法制備含有含氟低表面能鏈段甲基丙烯酸六氟丁酯(PHFBM)、親水鏈段甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGMA)和抗菌性季銨鹽鏈段甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(PMTAC)的兩親性類嵌段共聚物PHFBM-PEGMA-PMTAC,系統(tǒng)地考察了此兩親性多功能添加劑對膜表面化學組成、親水性、表面能和抗菌抗污染性能的影響。研究表明,PVDF/PHFBM-PEGMA-PMTAC膜具備優(yōu)良的抗菌和抗污染性能。油水乳化液分離過程中,通量衰減率低于10%,通量恢復率接近100%。對大腸桿菌的抗菌率接近100%。其次,基于協同表面偏析構建兼具污染抵御、污染驅除和釋放殺菌的主被動協同抗污染機制。通過自由基聚合和季銨化反應制備具有含氟低表面能鏈段甲基丙烯酸六氟丁酯(PHFBM)、親水性兩性離子鏈段甲基丙烯酸羧基甜菜堿(PCBMA)的兩親性嵌段共聚物(PHFBM-PCBMA),與原位還原生成的無機納米銀顆粒通過配位作用共同作為添加劑,系統(tǒng)地考察了兩親性共聚物-無機納米銀顆粒復合添加劑膜表面化學組成、表面能和抗菌抗污染性能的改性效果。研究結果表明,PVDF/PHFBM-PCBMA/Ag 5%膜具備良好的抗菌和抗污染性能。油水乳化液分離過程中,通量衰減率低于5%,通量恢復率接近100%。對大腸桿菌的抗菌率接近100%,并且抑菌圈明顯。最后,基于協同表面偏析構建兼具污染抵御、污染驅除和接觸殺菌、釋放殺菌的主被動協同抗污染機制。通過自由基聚合制備具有含氟低表面能鏈段PHFBM、親水性甲基丙烯酸鏈段PMAA和季銨鹽鏈段PMTAC的兩親性嵌段共聚物PHFBM-PMAA-PMTAC,與原位還原生成的無機納米銀顆粒通過配位作用作為復合添加劑,考察其對PVDF膜表面化學組成、表面能和抗菌抗污染性能的改性效果。研究表明,PVDF/PHFBM-PMAA-PMTAC/Ag 5%膜具備良好的抗菌抗污染性能。油水乳化液分離過程中,通量衰減率低于5%,通量恢復率接近100%。對大腸桿菌的抗菌率接近100%,并且同時具備接觸殺菌和釋放殺菌性能。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ051.893
【圖文】：

3.1 PVDF/PHFBM-PEGMA-PMTAC 膜的制備按照 2.2.1 所述膜的制備過程，以 NMP 為溶劑，鑄膜液中膜材料 PVDF劑 PHFBM-PEGMA-PMTAC、溶劑 NMP 的質量分數分別為 16%、8%、7過傳統(tǒng)的非溶劑誘導相轉化法（NIPS）制備 PVDF/PHFBM-PEGMA-PM濾膜。按照相同質量配比和制備過程制得 PVDF/PBMA-PEGMA-PMTADF/PHFBM-PEGMA 以及空白膜 PVDF/PEG4000 作為對照組。3.2 PVDF/PHFBM-PEGMA-PMTAC 膜的表征.2.1 膜表面和斷面結構本實驗 PVDF 空白膜和改性膜由 NIPS 法制得，表面和斷面形貌如圖 3看出空白膜和改性膜均呈現典型的非對稱結構，由致密多孔皮層、多孔亞層孔支撐層構成，表明兩親性共聚物的添加對 PVDF 的成膜性能沒有明顯影

因而表現出較低的抗菌性能。所有測試結果表同抗污染 PVDF/PHFBM-PEGMA-PMTAC 膜同時具有性能，有望解決膜法水處理過程中的膜污染問題。圖 3-6 油水乳化液三次循環(huán)過濾過程中通量變化曲線ime-dependent permeate flux variations during three-cycle filtratiemulsion0 50 100 150 200 250 30020406080100120140luxFL/m(2)hTime (min)PVDF/PEG4000PVDF/PBMA-PEGMA-PMTACPVDF/PHFBM-PEGMA-PMTACPVDF/PHFBM-PEGMA

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本文編號：2737292