基于仿生表面改性技术构建低污染分离膜

发布时间：2022-08-23 19:53

　　近年来,膜分离技术被认为是废水处理的一项主要技术,伴随此项技术的污染问题则成为限制其分离效率和使用寿命的巨大挑战。然而,表面功能化改性技术能赋予膜材料良好的抗污染性能,为解决膜污染问题提供了一种新方法。本工作以多巴胺（DA）仿生表面改性技术二次功能化和快速共沉积特点,通过引入不同功能性涂层,在膜表面建立基于被动防御机理或者主动抗菌机理的抗污染层。其中,亲水性聚合物与水分子之间的相互作用促进膜表面形成具有被动防御作用的水化层,从而降低油滴粘附。纳米粒子或者聚季铵盐的主动抗菌能力可以抑制微生物生长,进而缓解微生物污染。实现了针对油滴和微生物污染的聚偏氟乙烯（PVDF）膜设计。首先,基于可控/活性RAFT聚合和磺化反应制备巯基化磺酸甜菜碱型超支化聚两性离子（HPS）,利用末端巯基与聚多巴胺（PDA）之间的迈克尔加成反应对PVDF膜进行亲水改性,分析水化层效应产生的被动防御策略在抗油污染方面的应用。HPS良好的水化能力促进PVDF膜表面形成稳定的水化层,改性膜亲水性得到明显改善,纯水接触角仅为52.7°,远低于未改性膜。水化层的存在可以限制油滴在膜表面粘附,水下油接触角大于150°。在正己烷油... 

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 膜分离技术
    1.2 膜污染与抗污染策略
        1.2.1 膜污染分类
        1.2.2 膜污染机理
        1.2.3 抗污染机理
    1.3 抗污染材料
        1.3.1 抗污染材料在膜改性方面的应用
        1.3.2 可控/活性自由基聚合在膜改性方面的应用
    1.4 抗污染膜改性方法
        1.4.1 物理改性
        1.4.2 化学改性
    1.5 贻贝仿生表面改性技术
        1.5.1 多巴胺简介
        1.5.2 聚多巴胺简介
        1.5.3 聚多巴胺在膜改性方面的应用
    1.6 课题研究目的及主要内容
        1.6.1 课题研究目的
        1.6.2 课题主要研究内容
第二章 仿生介导超支化聚两性离子制备油水乳液分离膜
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 材料与试剂
        2.2.2 实验主要仪器
        2.2.3 试剂的精制
        2.2.4 巯基化超支化聚两性离子的合成
        2.2.5 聚合物结构表征
        2.2.6 改性膜制备过程
        2.2.7 膜表面结构表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 聚合物化学结构
        2.3.2 膜表面化学组成
        2.3.3 膜表面形貌
        2.3.4 膜表面亲水性
        2.3.5 渗透性能及分离性能
    2.4 本章小结
第三章 仿生介导超支化聚丙烯酰吗啉制备油水乳液分离膜
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料与试剂
        3.2.2 实验主要仪器
        3.2.3 超支化聚丙烯酰吗啉的合成
        3.2.4 聚合物结构表征
        3.2.5 改性膜制备过程
        3.2.6 膜结构与性能表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 聚合物化学结构
        3.3.2 膜表面化学组成
        3.3.3 膜表面形貌
        3.3.4 膜表面亲水性
        3.3.5 水下油粘附性能
        3.3.6 静态蛋白吸附行为
        3.3.7 渗透性能及分离性能
    3.4 本章小结
第四章 仿生固定HPA/Ag制备抗生物污染分离膜
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 材料与试剂
        4.2.2 实验主要仪器
        4.2.3 改性膜制备过程
        4.2.4 膜结构与性能表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 膜表面化学组成
        4.3.2 膜表面形貌
        4.3.3 膜表面亲水性能
        4.3.4 渗透性能
        4.3.5 静态蛋白吸附行为
        4.3.6 抑菌性能
        4.3.7 Ag~+释放量
        4.3.8 长期抑菌性能
    4.4 本章小结
第五章 聚季铵盐仿生共沉积制备抗生物污染分离膜
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 材料与试剂
        5.2.2 实验主要仪器
        5.2.3 4-氰基-4-(三硫代十二烷酰)硫烷基戊酸的制备
        5.2.4 聚季铵盐的合成
        5.2.5 聚合物结构表征
        5.2.6 改性膜制备过程
        5.2.7 膜结构与性能表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 聚季铵盐化学结构
        5.3.2 膜表面DA/PQAC共沉积量
        5.3.3 DA/PQAC共沉积量对膜性能影响
        5.3.4 DA/PQAC沉积过程
        5.3.5 膜表面化学结构
        5.3.6 膜表面形貌
        5.3.7 亲水性能及渗透性能
        5.3.8 膜表面荷电性
        5.3.9 分离性能及抗污染性能
        5.3.10 抑菌性能
    5.4 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
发表论文及参与科研情况
致谢



本文编号：3678379