亲水性聚砜超滤膜的制备及表征

发布时间：2020-03-20 13:02

【摘要】：聚砜(PSF)作为一种优异的膜材料,广泛应用于水处理分离膜的制备。但PSF膜具有极强的疏水性,在应用过程中易被污染。已有大量研究表明,构建亲水性的膜表面有利于提高膜的抗污染能力,减少蛋白质的吸附。因此,对PSF膜亲水改性显得尤其重要。基于此,本课题采用共混法对PSF膜进行亲水改性,首先,研究了添加亲水性有机聚合物——聚乙二醇(PEG)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对PSF膜亲水性的影响,为进一步地改性做准备。结果表明:随PEG添加量的增加,膜表面亲水性提高,而膜孔隙率随PEG添加量的增加呈现先升高后降低的趋势,在此范围内,膜的水通量先升高后降低,对牛血清蛋白的截留率变化趋势与之相反;PEG分子量大小对膜性能也有影响,增加PEG分子量,膜的亲水性和孔隙率随之提高,同时膜的水通量增加而截留率降低。随着PVP添加量的增加,膜的接触角从71°降至54°,膜的孔隙率先升高后降低,当其添加量为4wt%时,孔隙率升至74.5%,此时通量最高达到195L/(m~2·h),此时截留率为89%,具有一定的抗污能力。纳米二氧化钛(TiO_2)表面富含大量羟基,亲水性极强,因此为了进一步提高PSF膜的亲水性,在上一步的基础上,选择PVP为添加剂1,市售二氧化钛P25粒子和自制TiO_2溶胶分别作为添加剂2,与PSF共混制备有机-无机杂化PSF膜,研究其对膜结构与性能的影响,结果表明:TiO_2粒子的加入有助于提高杂化膜的亲水性,当TiO_2粒子添加量为1wt%时,接触角降至55°,孔隙率升至85%,此时通量最高达到275L/(m~2·h),截留率高达95%;此时膜的抗污能力最好。当TiO_2溶胶的添加量为6wt%时,接触角降至41°,此时杂化膜的通量最高,为579L/(m~2·h),此时截留率为85%。TiO_2不仅具有高亲水性,同时还具有良好的抗菌性,而这有助于缓解PSF膜应用过程中的生物污染,但TiO_2在PSF膜的一般使用条件——无光照下不具备抗菌性,为此,课题最后采用浸渍法制备了铜离子掺杂的TiO_2粒子,并将这种粒子作为抗菌材料与PSF共混,以期制备无光照条件下也具备抗菌性的PSF膜。铸膜液中掺铜TiO_2粒子的添加量为1wt%,结果表明:制得的PSF膜具有TiO_2光催化抗菌和铜离子接触性抗菌两种机制,当掺杂比w(Cu~(2+)/TiO_2)=1wt%时,抗菌膜的纯水通量为335.65 L/(m~2·h),对牛血清蛋白的截留率为85%;采用薄膜密着法得到其在紫外光照射下抗菌率高达93.5%,无光照条件下抗菌率为53.2%;振荡瓶法得到其抗菌率为71%。
【图文】：

结构图,非对称膜,结构图,膜材料

导致膜污染发生的原因，除了膜材料组合设计的影响也不容忽视[19-24]。染问题，膜分离技术在近期内的研究主要包括心是膜材料，不断开发或合成新型膜材料，或生产过程中对膜材料的特定要求；（2）膜制构，改进制膜工艺，进一步制备结构更优的膜研究。膜表面性质对分离过程有很大影响，对进而优化膜性能；（4）具有高选择性和高通的发展，膜的应用领域不断扩大，，在不久的将皮

示意图,相转化法,制膜,热致相分离

第一章绪论引起了研究者们的广泛关注[5,22,27,28]。相转化法是一种分离过程，在此过程中均质聚溶液由液态变为固态[5]，这个过程可以通过以下几种方法完成：（1）热致相分离（T[29]；（2）三组分溶剂系统的可控蒸发[30,31]；（3）水蒸气诱导相转化法[32]；（4）沉淀相转化法（IP）[33]。其中，热致相分离法和浸没沉淀相转化法是制备 PSF 超滤常用的两种方法。本部分将主要介绍浸没沉淀相转化法。1.2.1.1 浸没沉淀相转化法[34]
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.893

【参考文献】