納濾(NF)膜分離技術由于具有操作壓力低,通量高,對多價鹽及小分子有機物截留率高等優(yōu)勢,已廣泛應用在飲用水處理,海水淡化預處理,染料截留等各個領域。然而,以微生物污染為主的膜污染現(xiàn)象的存在,嚴重縮減了膜的使用壽命,增加了運行成本。因此,制備一種兼具良好的選擇透過性和抗微生物污染的納濾膜是最具有挑戰(zhàn)性的任務之一。對納濾膜進行表面改性,引入抗菌劑是抑制微生物繁殖,緩解微生物污染的常見方法。然而,修飾層的引入勢必會對納濾膜固有的選擇透過性造成不利影響。針對上述問題,本文提出了一種新型抗菌復合納濾膜的制備方法。通過界面聚合,使用含有多氨基的支化聚乙烯亞胺(PEI)作為水相單體,六氯環(huán)三磷腈(HCCP)作為有機相單體,在聚砜超濾膜表面通過氯取代界面聚合反應,制備荷正電聚氨基環(huán)磷腈復合納濾膜(PEI/HCCP),并將PEI/TMC復合膜作為對照進行分析。通過研究單體含量,反應時間,熱處理條件等對膜滲透選擇性能的影響,確定最佳制膜工藝。采用傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、接觸角測量儀和表面Zeta電位對復合納濾膜的表面化學結構、微觀形貌、親水性和荷電特性進行表征。通過錯流滲透測試,研究了PEI/HCCP復合納濾膜對不同價態(tài)鹽溶液的選擇透過性和染料的截留率。結果表明:當水相單體PEI含量為5wt%,有機相單體HCCP含量為1wt%,反應時間為5 min,熱處理溫度為100℃以及熱處理時間為15 min時膜性能最佳。PEI/HCCP復合膜對不同鹽溶液的截留率的大小順序為:MgCl2(97%)MgSO4(88%)NaCl(87%)Na2SO4(58%),通量均為 55 L/m2h 左右。此外,以革蘭氏陰性菌大腸桿菌和革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌為細菌模型,使用震蕩法評估膜的抗菌性能,并通過掃描電鏡觀察細菌在膜表面的存在形態(tài)以及膜表面形貌的變化。結果表明:聚砜膜對細菌沒有明顯的抑制作用,PEI/TMC復合膜的抑菌率為35%-60%,而PEI/HCCP復合膜的抑菌率接近100%,且能夠在1.5 h內(nèi)將細菌快速殺死。同時,細菌在聚砜膜表面的形態(tài)基本完整;而在PEI/HCCP復合膜表面,細菌細胞壁破裂,結構被破壞,進一步證明了 PEI/HCCP復合膜具有非常好的抗菌性。
【學位單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ051.893
【部分圖文】：

Ｈｗａｎｇ等研宄了在聚醚砜（ＰＥＳ）鑄膜液中加入了?３?ｗｔ％的磺化聚芳醚砜??（ＳＰＡＥＳ），結果發(fā)現(xiàn)，改性后的納濾膜對ＮａＣｌ的截留率最高增加了?１４ｗｔ％。??膜的指狀孔尺寸增加且皮層厚度增加，結構如圖１－２所示【２５Ｌ相轉化法的主要優(yōu)??點是操作步驟簡單，且相對于界面聚合制備出的納濾膜來說，相轉化法制備的納??濾膜具有更高的耐氯性。例如，相轉化法制備的商業(yè)聚醚砜中空纖維膜能夠在２００??ｐｐｍ氯濃度下保持其穩(wěn)定性。??５??

具體操作為首先將基膜（通常為微濾膜或超濾膜）浸入含有活性單體的水相溶液??中，浸沒一定時間取出，然后浸入含有另一種活性單體的有機相溶液中，兩種單??體會在兩相間發(fā)生反應形成致密的有機薄層［４３】，步驟如圖１－２所示。由于界面??聚合操作工藝簡單，是制備復合納濾膜的有效的方法。但是反應速度較快，不易??７??

?第一章緒論???殖，在微生物生長過程中，通過代謝分泌胞外聚合物（ＥＰＳ），這種胞外聚合物同??微生物一起在膜表面形成一種穩(wěn)定的生物膜［５９，６Ｇ１。胞外聚合物是構成生物膜的主??要部分，其主要成分為多糖、蛋白質(zhì)、糖蛋白類、脂蛋白類和微生物細胞分泌的??其他大分子物質(zhì)等。這些蛋白類有機物不僅會成為有機污染物，更重要的是還會??為其他微生物的生長提供良好的環(huán)境，如此惡性循環(huán)’周而復始’最終導致膜的??選擇透過性嚴重衰竭［６１］。在上世紀９０年代，德國的Ｆｌｅｍｍｉｎｇ教授就形象地將??膜生物污染問題稱作是膜技術的“阿喀琉斯之踵”（Ａｃｈｉｌ丨ｈｅｅ１），微生物污染是??納濾膜分離工程面臨最棘手，也是最普遍的問題之一【６２］。因此，研究抗菌性納濾??膜的制備對推動膜工程的進一步發(fā)展具有重要意義。??
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本文編號：2891220