抗污染、强稳定性纳滤膜的仿生制备及性能研究
本文选题：仿生 + 纳滤膜 ； 参考：《天津大学》2015年博士论文
【摘要】：以解决纳滤膜分离过程中的膜污染和提高膜结构稳定性为主要目标,基于对超亲水抗污染表面(细胞膜)、低表面能自清洁表面(荷叶)和贻贝粘合蛋白的认识,理性设计成膜材料,优化组合制膜方法(界面聚合法、仿生粘合法、表面接枝法等),实现抗污染、强稳定性纳滤膜的仿生制备及性能强化。主要研究内容总结如下:首先,设计合成了具有含胺段和含氟段两段结构的含氟多元胺(FPA),并以其为水相单体采用界面聚合法制备抗污染纳滤膜。含氟多元胺具有两个功能:第一,含胺段能与均苯三甲酰氯(TMC)发生界面聚合反应获得致密活性层,赋予纳滤膜优良的分离性能;第二,含氟段能优化纳滤膜表面组成,赋予纳滤膜良好的抗污染性能。FPA-TMC/PES纳滤膜具有优异的抗污染性,过滤BSA水溶液时通量恢复率可达99.8%,通量衰减率为9.1%。其次,受自然界超亲水抗污染表面(细胞膜)与低表面能自清洁表面(荷叶)启发,在界面聚合法所制亲水纳滤膜表面分别接枝含氟多元胺(FPA)与甲基丙烯酸六氟丁酯(HFBM),制备了含亲水区和低表面能微区的纳滤膜。亲水区具“污染抵御”作用,低表面能微区具“污染驱除”作用,两种作用的协同赋予膜以高通量恢复和低通量衰减特性。F3-PA/PES纳滤膜过滤BSA水溶液时通量恢复率可达99.4%,通量衰减率为8.8%。再次,利用仿生粘合法和界面聚合法制备结构稳定性纳滤膜。通过多巴胺自聚反应修饰PES支撑层,在修饰后的支撑层上采用哌嗪(PIP)与TMC间的界面聚合反应复合一层活性层。基于聚多巴胺的非特异性强粘合作用,在支撑层与活性层间构建共价键和强非共价键连接,两层间多重作用改善了纳滤膜的界面相容性,增强了膜的结构稳定性。PA/PDA-PES纳滤膜经乙醇浸泡15 d后,水通量几乎不变,盐截留率变化率小于5.0%。最后,提出了仿生粘合法制备抗污染纳滤膜。通过多巴胺的快速自聚反应在支撑层表面复合一层超薄聚多巴胺层,利用聚多巴胺层表面自身的反应位点实施二次反应接枝含氟多元胺(FPA),制备出抗污染、结构稳定性纳滤膜。亲水聚多巴胺区和含氟低表面能区赋予膜良好的抗污染性能,聚多巴胺强粘合特性增强了膜的结构稳定性。F3-PDA/PES纳滤膜过滤BSA水溶液时通量恢复率可达94.5%,通量衰减率为12.7%。乙醇浸泡144 h后,F3-PDA/PES纳滤膜的水通量和截留率仅有小范围波动。
[Abstract]:In order to solve the membrane fouling and improve the stability of membrane structure in the separation process of nanofiltration membrane , the membrane was prepared by interfacial polymerization method ( interfacial polymerization method , bionic adhesive method , surface grafting method , etc . ) .
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ051.893
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，本文编号：1984484
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