超濾膜表面親水改性及其抗污染性能研究.pdf

1、作為一種綠色高效的新型分離技術(shù)，超濾在生物分離領(lǐng)域具有廣闊前景。目前，膜污染依然是制約超濾應(yīng)用效率的瓶頸。膜材料是影響膜污染的主要因素，開(kāi)發(fā)親水性膜材料或者提高現(xiàn)有材料的親水性被認(rèn)為是降低膜污染的有效途徑。本論文以降低高分子超濾膜在生物分離中的污染為出發(fā)點(diǎn)，系統(tǒng)研究了膜的制備和膜表面的親水改性。 采用反相成膜法制備聚乙烯醇縮丁醛(PVB)超濾膜，并通過(guò)酸催化水解對(duì)其進(jìn)行化學(xué)處理改性。對(duì)改性后的PVB膜進(jìn)行表征，XPS和接觸角實(shí)驗(yàn)

2、結(jié)果表明膜表面的羥基含量增加，親水性增強(qiáng)，SEM照片顯示膜結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化，機(jī)械強(qiáng)度和孔隙率實(shí)驗(yàn)結(jié)果也與未改性膜接近；超濾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明化學(xué)處理改性對(duì)膜分離性能有一定影響；通過(guò)對(duì)膜污染的系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)化學(xué)處理改性可以提高PVB超濾膜的抗污染性能，當(dāng)使用1.0 M鹽酸處理4 h時(shí)，膜的通量損失率由45.1％下降至38.1％，而通量恢復(fù)率則由58.8％上升至78.5％。 通過(guò)吸附法改性聚醚砜(PES)超濾膜，將親水性PVA吸附到疏水性

3、膜表面，并對(duì)改性膜進(jìn)行表征和評(píng)價(jià)。XPS數(shù)據(jù)證實(shí)了改性膜表面PVA的存在，接觸角數(shù)據(jù)證實(shí)了膜表面親水性的增強(qiáng)，而SEM則顯示膜結(jié)構(gòu)并未發(fā)生明顯變化；超濾實(shí)驗(yàn)表明吸附改性會(huì)導(dǎo)致膜通量的降低，但可有效提高PES超濾膜的抗污染性能，當(dāng)PVA溶液濃度為0.5wt％，吸附次數(shù)為3次時(shí)，改性膜的總污染和可逆污染指數(shù)分別從0.61和0.47降至0.38和0.22，通量恢復(fù)率由53.1％上升至78.2％;長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表明PVA吸附改性膜具有較高的穩(wěn)定性

4、。 通過(guò)共混法使用含有聚乙二醇(PEG)鏈段的梳狀共聚物PS-b-PEG對(duì)PES膜進(jìn)行改性，并對(duì)共混膜進(jìn)行表征和評(píng)價(jià)。接觸角、XPS等表征結(jié)果表明共混超濾膜表面親水性得到顯著提高，PEG鏈段發(fā)生了表面富集現(xiàn)象；SEM和機(jī)械強(qiáng)度結(jié)果表明共混膜結(jié)構(gòu)未發(fā)生顯著變化，機(jī)械性能仍可滿(mǎn)足超濾操作要求；蛋白質(zhì)吸附實(shí)驗(yàn)表明共混膜具有良好的抑制蛋白質(zhì)吸附能力，最低吸附量降至0.5μg/cm2;超濾實(shí)驗(yàn)表明共混膜的通量略有提高，其原因主要是梳狀共聚