含辣素衍生結(jié)構(gòu)共聚物改性的聚砜超濾膜的研究.pdf

1、聚砜(PSF)是一類機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)性質(zhì)和耐熱性能優(yōu)良的聚合物膜材料，同時(shí)也是疏水性材料，這種疏水性膜材料制成的超濾膜應(yīng)用于水體中易造成膜污染，縮短膜使用壽命。目前，為提高膜的抗(有機(jī))污染性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)PSF膜親水改性做了大量研究工作。將超濾膜應(yīng)用于實(shí)際水體處理中，如海水淡化工藝，不僅要求超濾膜表面親水性高、抗(有機(jī))污染性強(qiáng)，還要具有抑制微生物和藻類附著污染的能力。針對(duì)上述要求，本文從含辣素衍生結(jié)構(gòu)的功能單體出發(fā)，研制出既具有親

2、水性又具有良好抑菌性的新型聚砜超濾膜。
　　 本文首先將含辣素衍生結(jié)構(gòu)的功能單體N-(4-羥基-3-甲氧基-芐基)丙烯酰胺(HMBA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)通過自由基引發(fā)聚合，制備出抑菌型二元共聚物，簡(jiǎn)寫為P(H-co-M)；為進(jìn)一步增強(qiáng)聚合物的親水性，添加丙烯酸(AAc)單體，合成出三元共聚物，簡(jiǎn)寫為P(H-M-A)。并采用紅外光譜分析和熱重分析對(duì)共聚物進(jìn)行了表征，驗(yàn)證了共聚物的結(jié)構(gòu)。
　　 將二元共聚物P(H-c

3、o-M)添加到PSF鑄膜液中，通過沉淀相轉(zhuǎn)化法制備出新型抑菌PSF/P(H-co-M)改性超濾膜，簡(jiǎn)稱為二元共聚物改性超濾膜，系統(tǒng)考察了P(H-co-M)添加量、凝膠浴溫度和熱處理等因素對(duì)膜表面性質(zhì)、分離性能和抑菌性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)加入一定量P(H-co-M)后，親水性能有所改善。當(dāng)P(H-co-M)添加量為0.5 wt％，凝膠浴溫度為20℃時(shí)，膜分離性能較佳，對(duì)5 mg/L腐殖酸(HA)溶液的穩(wěn)定膜通量和截留率分別為122.2

4、L/m2.h和84.4％，比原PSF超濾膜分別提高了19.2％和9.2％。當(dāng)P(H-co-M)添加量為1.0 wt％時(shí)，膜抑菌性能較好，抑菌率高達(dá)80.7％。熱處理對(duì)二元共聚物改性超濾膜膜通量和截留率的影響較小。
　　 同法，將三元共聚物P(H-M-A)添加到PSF鑄膜液中，通過沉淀相轉(zhuǎn)化法制備出新型抑菌PSF/P(H-M-A)改性超濾膜，簡(jiǎn)稱為三元共聚物改性超濾膜，主要探索了P(H-M-A)添加量和凝膠浴組成(不同濃度乙醇、冰

5、醋酸)對(duì)膜表面性質(zhì)、分離性能和抑菌性能的影響。結(jié)果表明，加入一定量P(H-M-A)后，膜親水性能大大提高，當(dāng)P(H-M-A)添加量為0.5 wt％時(shí)，膜表面接觸角比原PSF超濾膜的減小30.0％，比二元共聚物改性超濾膜的減小15.1％。當(dāng)P(H-M-A)添加量為0.5wt％，以25％乙醇為凝膠浴時(shí)，改性膜分離性能較好，對(duì)5 mg/L HA溶液的穩(wěn)定膜通量和截留率分別為155.9 L/m2.h和80.3％，與原PSF超濾膜相比，分別提高了

6、36.7％和4.5％。三元共聚物改性超濾膜對(duì)大腸桿菌具有明顯抑菌性，當(dāng)P(H-M-A)添加量為3.0wt％時(shí)，抑菌率達(dá)89.2％。
　　 為了考察所研制的抑菌型超濾膜的抗有機(jī)污染性能，進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)8 h的過濾實(shí)驗(yàn)，并通過通量恢復(fù)率來評(píng)價(jià)抗污染能力。所用膜樣品分別為原PSF膜、上述最佳實(shí)驗(yàn)條件制備的二元共聚物改性超濾膜和三元共聚物改性超濾膜，實(shí)驗(yàn)考察了對(duì)5 mg/L HA溶液及實(shí)際膠州灣海水的分離性能及化學(xué)清洗效果。對(duì)過濾5mg/L

7、 HA溶液的膜過濾實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，過濾8 h后，二元共聚物改性超濾膜和三元共聚物改性超濾膜的穩(wěn)定膜通量分別為86.4L/m2.h和95.9 L/m2.h，截留率分別為84.3％和80.8％，均高于原PSF超濾膜(67.0 L/m2.h、76.1％)；用NaOH清洗后，二元共聚物改性超濾膜和三元共聚物改性超濾膜通量恢復(fù)率分別為96，7％和98.4％；對(duì)實(shí)際膠州灣海水的膜過濾實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，過濾8 h后，二元共聚物改性超濾膜和三元共聚物改性超濾