本文關(guān)鍵詞：抗污染抗菌芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜的制備

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【摘要】：反滲透膜分離技術(shù)因具有操作簡便、運行能耗低、脫鹽率高等優(yōu)點,已廣泛應(yīng)用在海水和苦咸水淡化以及廢水資源化等領(lǐng)域,成為一種主流的水處理技術(shù)。目前,占領(lǐng)市場主導(dǎo)的商品反滲透膜是芳香聚酰胺(PA)膜。然而,膜污染問題的存在大大增加了反滲透系統(tǒng)的運營成本,制備抗污染反滲透膜成為當(dāng)下膜材料研究人員最具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。通過表面改性提高反滲透膜耐污染性已有報道。但是,反滲透膜污染有微生物污染、有機物污染、無機鹽沉積等多種類型,目前報道的方法多是針對某一類型的污染,限制了其在實際場合的應(yīng)用。本文發(fā)展了一種基于Ugi四組分反應(yīng)(Ugi-4CR)對商品聚酰胺反滲透膜進行表面改性的全新方法,一步反應(yīng)固載雙官能團。由于膜表面殘留大量自由羧基,根據(jù)Ugi-4CR,同時接枝親水性大分子醛基化聚乙二醇和含有端氨基的抗菌組分,這里選擇三(2-氨乙基)胺(TAEA)和磺胺甲基惡唑(SMZ)兩種抗菌劑,制備兩種既能抗有機物和無機物污染又具有抗菌性能的改性反滲透復(fù)合膜：PA-g-PEG/TAEA和PA-g-PEG/SMZ 。用傅立葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)和X-射線光電子能譜(XPS)分析原膜和改性膜表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成變化,用熱失重分析(TG)計算膜表面接枝率,用場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)和原子力顯微鏡(AFM)觀察改性前后膜表面形態(tài)的變化,用動態(tài)水接觸角(WCA)分析膜表面親水性的變化。同時,用錯流滲透測試評價反滲透膜的抗污染性能,在進料液中加入牛血清蛋白(BSA)和海藻酸鈉(SA)模擬有機物污染,加入高硬度無機鹽模擬無機物污染。經(jīng)過48小時的污染測試,對于BSA、SA和無機鹽污染,原膜的通量分別衰減了37.3%、34.6%和46.7%,而兩種改性膜均僅衰減了10.0%左右,經(jīng)過短時間的純水洗滌,原膜的通量恢復(fù)率僅為70.0%、78.2%和64.4%,而改性膜均在95.0%以上。以革蘭氏陰性的大腸桿菌和革蘭氏陽性的金黃色葡萄球菌為細菌模型,用菌液震蕩法評估膜的抗菌性能,結(jié)果表明：原膜對于兩種細菌沒有明顯的抑制作用,對于PA-g-PEG/TAEA,在震蕩4h后,對兩種細菌的抑菌率分別為67.9%和78.3%,但經(jīng)過24 h后,細菌大量繁殖菌液濃度升高,此時抑菌率明顯下降,抗菌效果無法體現(xiàn)；對于PA-g-PEG/SMZ,不但在細菌濃度低時抗菌性顯著,經(jīng)24 h震蕩后,即使菌液濃度很高,抗菌效果依然穩(wěn)定存在,對兩種細菌的抑菌率分別為98.6%和96.3%。
【關(guān)鍵詞】：反滲透復(fù)合膜 表面接枝 Ugi四組分反應(yīng) 抗污染性 抗菌性
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-21
• 1.1 反滲透膜分離技術(shù)基本概況9-12
• 1.1.1 反滲透膜的發(fā)展過程9-11
• 1.1.2 反滲透膜分離技術(shù)的應(yīng)用11-12
• 1.2 反滲透膜污染概述12-16
• 1.2.1 反滲透膜污染的分類12-14
• 1.2.1.1 按照污染物種類劃分12-14
• 1.2.1.2 按照污染程度劃分14
• 1.2.2 反滲透膜抗污染改性方法14-16
• 1.2.2.1 抗有機物和無機物污染14-16
• 1.2.2.2 抗微生物污染16
• 1.3 多組分反應(yīng)概述16-20
• 1.3.1 Passerini經(jīng)典反應(yīng)18-19
• 1.3.2 Ugi經(jīng)典反應(yīng)19-20
• 1.4 課題研究的意義及內(nèi)容20-21
• 1.4.1 課題研究的意義20
• 1.4.2 課題研究的內(nèi)容20-21
• 第二章 抗污染抗菌改性反滲透復(fù)合膜的制備與表征21-37
• 2.1 實驗部分21-22
• 2.1.1 實驗試劑21-22
• 2.1.2 實驗儀器22
• 2.2 抗污染抗菌改性反滲透膜的制備22-25
• 2.2.1 醛基化聚乙二醇單甲醚的制備及醛化度的測定22-24
• 2.2.1.1 醛基化聚乙二醇單甲醚的合成22-23
• 2.2.1.2 醛化度的測定23-24
• 2.2.2 改性反滲透復(fù)合膜的制備24-25
• 2.3 改性反滲透復(fù)合膜的表征25-27
• 2.3.1 核磁測試25
• 2.3.2 傅立葉變換紅外光譜25
• 2.3.3 X射線光電子能譜25
• 2.3.4 熱重分析25-26
• 2.3.5 動態(tài)水接觸角測試26
• 2.3.6 膜表面形貌分析26
• 2.3.7 膜選擇透過性能分析26-27
• 2.4 結(jié)果與討論27-34
• 2.4.1 核磁譜圖27
• 2.4.2 紅外光譜分析27-28
• 2.4.3 X射線光電子能譜分析28-30
• 2.4.4 熱重分析30-31
• 2.4.5 動態(tài)水接觸角測試31-32
• 2.4.6 膜表面形貌分析32-33
• 2.4.7 膜選擇透過性能分析33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-37
• 第三章 改性反滲透復(fù)合膜抗污染抗菌性能測試37-53
• 3.1 實驗部分37-38
• 3.1.1 實驗試劑37-38
• 3.1.2 實驗儀器38
• 3.2 反滲透膜抗污染性能表征38-40
• 3.2.1 反滲透膜性能測試裝置38-39
• 3.2.2 抗污染性能表征參數(shù)39-40
• 3.3 反滲透膜抗污染性能測試40-41
• 3.3.1 抗有機物污染測試40
• 3.3.2 抗無機物污染測試40-41
• 3.3.3 抗微生物污染測試41
• 3.4 結(jié)果與討論41-51
• 3.4.1 抗有機物污染測試分析42-45
• 3.4.1.1 抗BSA污染測試分析42-44
• 3.4.1.2 抗SA污染測試分析44-45
• 3.4.2 抗無機物污染測試分析45-48
• 3.4.3 抗微生物污染測試分析48-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第四章 全文總結(jié)53-55
• 參考文獻55-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及承擔(dān)或完成科研情況63-65
• 一、在校期間發(fā)表論文63
• 二、在校期間承擔(dān)科研項目63-65
• 致謝65

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