单宁酸—超支化聚甘油在分离膜表面的层次构建
发布时间：2020-05-16 14:16
【摘要】：聚合物分离膜在当代膜分离技术领域中具有非常重要的地位,然而膜污染严重制约了其在水处理、生物医学等领域的应用。探索聚合物分离膜的新型改性方法,对膜表面进行功能化设计,构建细胞亲和表面与抗凝血、抗污染和抗细菌粘附表面是解决聚合物分离膜所面临的各种问题的关键。基于植物多酚单宁酸的优异性能,本论文在深入研究单宁酸沉积行为的基础上,分别通过表面二次修饰构建具有抗污染、抗微生物粘附且生物相容性良好的功能表面,为疏水性聚合物分离膜的表面修饰提供新的可能途径。基于单宁酸非特异性沉积的特点,用简单的浸涂法对疏水聚合物膜进行亲水化改性,通过改变浸涂时间等条件达到可控亲水化改性的目的,为温和条件下的聚合物膜改性开辟了一条操作简易、通用性强的有效途径。结果显示,随着浸涂时间的增加,改性PVDF膜表面粗糙度增大,电负性增加,符合连续非特异性沉积的特点;接触角逐渐减小,表面能增加,亲水性改善明显。但单宁酸的过量引入使得膜孔径和孔隙率减小,在连续恒定通量的渗透过程中,会造成料液通过膜孔时的局部渗透通量增加,传质阻力增大。以油水乳液为污染物,设计通量阶梯式增长实验,评价跨膜压力与渗透通量之间的关系,探究PVDF膜长时间运行过程中的污染状况。结果显示,表而亲水化改性与膜渗透性能之间存在着平衡与竞争,而临界通量的确定以及特定临界通量下膜长期运行状况的监测进一步解决了工业实际应用过程中污染状况难以控制所导致运营成本增加的问题。超支化聚甘油(HPG)是一种单体单元与聚乙二醇类似,周围含有大量羟基的聚醚。利用单宁酸作为二次功能化反应平台,将末端带有单氨基的超支化聚廿油(NH2-HPG)固定在膜表面,构建抗蛋白污染、抗微生物粘附的亲水表面。由于单一官能末端的结构特点,NH2-HPG在膜表面为单分子层分布,呈特定的伞型结构,解决了传统方法改性膜接枝链长与接枝密度不明确的问题。研究显示,NH2-HPG固定的PVDF膜渗透性能优异,亲水性和润湿性改善明显。基于NH2-HPG优异的生物相容性,改性膜与细胞具有很好的亲和能力。通过响应面法,对NH2-HPG接枝链长、接枝密度等变量进行显著性分析,综合评价了接枝链长与接枝密度对膜性能的影响,实现膜渗透及抗污染性能的有效预测。
【图文】：
１．１．２水净化膜逡逑水净化膜具有去除多种污染物的能力，包括大尺寸胶体，藻类和细菌等｜２］。逡逑图１－２列举了一些常见的膜材料以及它们所能分离溶质的粒径。ＭＦ膜具存１ｐｍ逡逑左右的孔，可用于去除大尺寸胶体，微生物，细胞和病毒。ＵＦ膜ＭＷ比ＭＦ膜逡逑更小的孔径，它们常用于去除较小尺寸的胶体，蛋白质和其他－？些大分子。ＭＦ逡逑膜和ＵＦ膜是基于污染物和膜孔尺寸的不同实现分离，大于膜孔径的溶质不会渗逡逑透通过，小Ｔ膜孔径的溶质（包括水）则能顺利流动通过［２，５］。ＲＯ膜足－－－种具柯逡逑致密结构（没有孔结构）的膜，能从水中去除盐，即实现淡水或海水的脱故。这逡逑种脱盐作用是通过水渗透流过Ｒ０膜时的扩散机制产生［５〃】。ＮＦ膜具存特R%小的逡逑孔结构，盐和水传输通过选择层的过程常使用扩散、对流以及静电等模型解释｜８］。逡逑对于无机离子型物质，ＮＦ膜通常对其中的高价离子Q嚭芎玫慕兀硇Ч缘ュ义霞劾胱咏亓粜Ч系
本文编号：2666859
【图文】：
１．１．２水净化膜逡逑水净化膜具有去除多种污染物的能力，包括大尺寸胶体，藻类和细菌等｜２］。逡逑图１－２列举了一些常见的膜材料以及它们所能分离溶质的粒径。ＭＦ膜具存１ｐｍ逡逑左右的孔，可用于去除大尺寸胶体，微生物，细胞和病毒。ＵＦ膜ＭＷ比ＭＦ膜逡逑更小的孔径，它们常用于去除较小尺寸的胶体，蛋白质和其他－？些大分子。ＭＦ逡逑膜和ＵＦ膜是基于污染物和膜孔尺寸的不同实现分离，大于膜孔径的溶质不会渗逡逑透通过，小Ｔ膜孔径的溶质（包括水）则能顺利流动通过［２，５］。ＲＯ膜足－－－种具柯逡逑致密结构（没有孔结构）的膜，能从水中去除盐，即实现淡水或海水的脱故。这逡逑种脱盐作用是通过水渗透流过Ｒ０膜时的扩散机制产生［５〃】。ＮＦ膜具存特R%小的逡逑孔结构，盐和水传输通过选择层的过程常使用扩散、对流以及静电等模型解释｜８］。逡逑对于无机离子型物质，ＮＦ膜通常对其中的高价离子Q嚭芎玫慕兀硇Ч缘ュ义霞劾胱咏亓粜Ч系
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