高分子超滤膜表面改性与性能研究

发布时间：2017-04-05 15:10

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【摘要】：聚醚砜(Polyethersulfone, PES)、聚丙烯腈(Polyacrylonitrile, PAN)、聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride, PVDF)是常用的超滤膜材料。由于这些材料具有一定的疏水性,所制备的超滤膜使用过程中会粘附蛋白质、微生物(包括细菌和病毒)等污染物,从而影响使用性能,增加过滤成本,减少膜产品使用寿命。因此,工业界对超滤膜表面抗粘附有迫切的需求。本论文通过多种方法改进高分子超滤膜的亲水性和抗粘附性能,以期提高超滤膜使用性能,满足工业界的需要。论文的第一部分研究了交联聚乙烯基吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone, PVP)改进PES超滤膜的亲水性和抗粘附性能。使用过硫酸钠引发PVP交联并考察交联膜的力学性能、亲水性、纯水通量、截留率和形貌特征等。结果显示,PVP交联后,超滤膜的纯水通量增加,力学性能与截留率略有降低。为了进一步提高超滤膜亲水性,论文第二部分研究了基于氨基酸两性离子改性PAN超滤膜。通过溶液聚合制备了聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(Polyglycidyl methacrylate, PGMA)并进行了详细表征,继而以一定比例与PAN共混制膜。通过环氧基团在碱性条件下的开环反应接枝系列α-氨基酸,从而制备出两性离子PAN超滤膜。研究使用多种表面分析和性能测试方法表征改性前后PAN超滤膜的物理化学性质。结果显示,基于氨基酸两性离子PAN超滤膜具有很好的亲水性和抗蛋白粘附性能。为了对基于氨基酸两性离子超滤膜的工业应用做进一步探索,论文第三、四部分研究了基于氨基酸两性离子PES与PVDF中空纤维膜。研究制作出PES/PGMA和PVDF/PGMA中空纤维超滤膜并通过环氧开环反应将多种α-氨基酸接枝到中空纤维膜表面。通过系列性能测试表征改性中空纤维膜的各项使用性能。结果显示,氨基酸两性离子中空纤维膜同样具有良好的亲水性和抗蛋白粘附性能。
【关键词】：超滤膜 聚醚砜 两性离子 氨基酸接枝 抗粘附
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 超滤膜10-12
• 1.1.1 超滤膜分离机理10-11
• 1.1.2 超滤膜分类与制备11
• 1.1.3 超滤膜的应用11-12
• 1.2 超滤膜的污染与防治12-14
• 1.2.1 超滤膜的污染12
• 1.2.2 超滤膜污染的种类和影响因素12-13
• 1.2.3 超滤膜污染的防治13-14
• 1.3 超滤膜材料表面改性14-16
• 1.3.1 物理吸附改性15
• 1.3.2 表面涂覆15
• 1.3.3 等离子体改性15
• 1.3.4 光辐照改性15
• 1.3.5 高能辐照接枝改性15-16
• 1.3.6 表面化学反应16
• 1.4 课题计划16-17
• 1.4.1 课题思路16
• 1.4.2 研究内容16-17
• 参考文献17-22
• 第二章 交联聚乙烯吡咯烷酮改性聚醚砜超滤膜的研究22-33
• 2.1 引言22-23
• 2.2 实验部分23-26
• 2.2.1 试剂与仪器23
• 2.2.2 PES超滤膜的制备23-24
• 2.2.3 PES超滤膜的改性24
• 2.2.4 PES超滤膜的表征24-26
• 2.3 结果与讨论26-31
• 2.3.1 PES超滤膜断面形态结构26-27
• 2.3.2 全反射红外光谱分析(ATR-FTIR)27
• 2.3.3 平衡含水量和孔隙率27-28
• 2.3.4 亲水性28
• 2.3.5 力学性能28-29
• 2.3.6 静态蛋白吸附29-30
• 2.3.7 纯水通量30-31
• 2.3.8 截留率与通量恢复率31
• 2.4 本章小结31-32
• 参考文献32-33
• 第三章 基于氨基酸两性离子的聚丙烯腈超滤膜的制备与表征33-52
• 3.1 引言33-34
• 3.2 实验部分34-38
• 3.2.1 试剂与仪器34-35
• 3.2.2 PGMA的制备35
• 3.2.3 PGMA的表征35
• 3.2.4 PAN/PGMA超滤膜的制备35-36
• 3.2.5 PAN/PGMA超滤膜的表征36-38
• 3.3 结果与讨论38-49
• 3.3.1 PGMA的表征38-40
• 3.3.2 PGMA加入量对膜性能的影响40-44
• 3.3.3 PAN超滤膜的制备与性能44-49
• 3.4 本章小结49-50
• 参考文献50-52
• 第四章 基于氨基酸两性离子的聚醚砜中空纤维膜的制备与表征52-62
• 4.1 引言52
• 4.2 实验部分52-55
• 4.2.1 试剂与仪器52-53
• 4.2.2 两性离子PES平板膜铸膜液的配制53
• 4.2.3 两性离子PES中空纤维膜的制备53-54
• 4.2.4 两性离子PES中空纤维膜的表征54-55
• 4.3 结果与讨论55-59
• 4.3.1 PVP含量对PES/PGMA平板膜的影响55
• 4.3.2 断面形态结构55-56
• 4.3.3 纯水通量56-57
• 4.3.4 超滤膜动态过滤试验57
• 4.3.5 截留率57-58
• 4.3.6 通量恢复率58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 参考文献60-62
• 第五章 基于氨基酸两性离子的聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备与表征62-71
• 5.1 引言62
• 5.2 实验部分62-63
• 5.2.1 试剂与仪器62-63
• 5.2.2 两性离子PVDF平板膜的铸膜液配制63
• 5.2.3 两性离子PVDF中空纤维膜的制备63
• 5.2.4 两性离子PVDF中空纤维膜的表征63
• 5.3 结果与讨论63-68
• 5.3.1 PVDF含量对PVDF/PGMA平板膜的影响63-64
• 5.3.2 断面形态结构64-65
• 5.3.3 纯水通量65
• 5.3.4 超滤膜动态过滤实验65-66
• 5.3.5 截留率66-67
• 5.3.6 通量恢复率67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 参考文献69-71
• 第六章 总结与展望71-72
• 6.1 总结71
• 6.2 展望71-72
• 致谢72-73
• 附录 攻读硕士学位期间所发表的学术论文及专利73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：287208