發(fā)布時(shí)間：2020-10-23 23:19

　　 聚砜(PS)是一種有機(jī)高分子膜材料,具有易成型、機(jī)械強(qiáng)度高及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于超濾膜領(lǐng)域,但因該材料耐污染性能較差,阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展。目前,已有通過“聚合-共混-相轉(zhuǎn)化”法將辣素衍生結(jié)構(gòu)引入到超濾膜中以提高其抑菌性能的相關(guān)報(bào)道。本文從雙官能度的含辣素衍生結(jié)構(gòu)單體入手,采用一種新型的“原位交聯(lián)-相轉(zhuǎn)化”法,制備出同時(shí)含有不飽和鍵和辣素衍生結(jié)構(gòu)的抑菌超濾膜,以達(dá)到持久、高抗生物污染的研究目的。本文首先將雙官能度的含辣素衍生結(jié)構(gòu)單體N-(2-羥基-3-丙烯酰胺甲基-4,6-二甲基芐基)丙烯酰胺(HMADBA)通過自由基引發(fā)聚合,制備出抑菌型均聚物,簡寫成PHMADBA。采用紅外光譜和熱重分析對均聚物進(jìn)行了表征,證實(shí)了含辣素衍生結(jié)構(gòu)單體HMADBA可以發(fā)生均聚。將含辣素衍生功能單體HMADBA和引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)添加到PS鑄膜液中,通過“原位交聯(lián)-相轉(zhuǎn)化”法制備出新型抑菌PS/PHMADBA改性超濾膜,簡稱PS/PH改性超濾膜,進(jìn)而增設(shè)了兩組對照實(shí)驗(yàn),分別在鑄膜液中添加HMADBA或AIBN,對不同的膜進(jìn)行了熱重分析、X射線光電子能譜測試、掃描電鏡及分離性能測試。結(jié)果表明,采用該方法的確可以制備出兼具不飽和鍵和辣素衍生結(jié)構(gòu)的抑菌型超濾膜,與原PS超濾膜相比,改性PS/PH超濾膜的分離性能也有所提高。在確定了制膜方案可行的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探索了HMADBA添加量對膜表面結(jié)構(gòu)與形貌、親水性、分離性能及抗菌性能的影響。結(jié)果表明,加入一定量HMADBA后,膜的厚度基本沒有改變,接觸角略微上升,隨著添加量的增加,PS/PH改性超濾膜的皮層逐漸增厚,指狀孔變得更加粗大且貫穿。長期暴露在環(huán)境中,改性超濾膜表面部分聚合后剩余的雙鍵會進(jìn)一步發(fā)生聚合或交聯(lián),進(jìn)而增加改性超濾膜的機(jī)械性能。當(dāng)HMADBA添加量為3 wt%時(shí),改性膜分離性能最好,對5 mg/L HA溶液的穩(wěn)定通量為108.42 L/m2h,與原PS膜相比,提高了33.97%,截留率基本保持不變。PS/PH改性超濾膜對大腸桿菌表現(xiàn)出明顯的抑菌性,當(dāng)HMADBA添加量為3 wt%時(shí),抑菌率達(dá)64.58%。為了考察PS/PH改性超濾膜抗有機(jī)污染的性能,將四種膜(原PS超濾膜與HMADBA添加量分別為1 wt%,2 wt%,3 wt%的PS/PH改性超濾膜)分別進(jìn)行了反復(fù)的過濾、清洗實(shí)驗(yàn),通過通量恢復(fù)率評價(jià)其抗污染能力。實(shí)驗(yàn)考察了對5mg/L HA溶液的分離性能及清洗效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)HMADBA添加量為3wt%時(shí),PS/PH改性超濾膜的初始通量和穩(wěn)定通量均高于原PS超濾膜,穩(wěn)定膜通量約為100.9 L/m2h,與原PS超濾膜(約80.8 L/m2h)相比提高了24.9%,且清洗過后通量基本恢復(fù)到初始水平�？梢�,從清洗的角度,HMADBA添加量為3 wt%的改性超濾膜的抗污染性能最佳。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TQ051.893
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 超濾技術(shù)概述及應(yīng)用
        1.1.1 超濾技術(shù)的發(fā)展概況
        1.1.2 超濾分離技術(shù)原理
        1.1.3 超濾技術(shù)的應(yīng)用
    1.2 超濾膜材料
        1.2.1 無機(jī)膜材料
        1.2.2 有機(jī)高分子材料
    1.3 超濾膜的制備
    1.4 膜污染與清洗研究
    1.5 抑菌性超濾膜發(fā)展綜述
        1.5.1 抗菌材料
        1.5.2 抑菌性超濾膜的研究進(jìn)展
        1.5.3 天然抗菌劑—辣素
    1.6 課題的研究內(nèi)容和意義
2 含辣素衍生結(jié)構(gòu)自聚物的合成及表征
    2.1 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
        2.1.2 均聚物的合成
        2.1.3 均聚物的提純
        2.1.4 傅立葉變換紅外光譜分析（FTIR）
        2.1.5 熱重的測定
        2.1.6 抑菌性能評價(jià)
            2.1.6.1 菌種及來源
            2.1.6.2 培養(yǎng)基
            2.1.6.3 抑菌率測定方法
    2.2 結(jié)果與討論
        2.2.1 紅外譜圖測定結(jié)果
        2.2.2 熱重測定結(jié)果
        2.2.3 抑菌性能測定
    2.3 本章小結(jié)
3 HMADBA改性超濾膜制備方案的考察
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
        3.2.2 改性抑菌超濾膜的制備
            3.2.2.1 膜的制備
            3.2.2.2 膜的制備方案
        3.2.3 膜表征及性能測試
            3.2.3.1 膜表面結(jié)構(gòu)的測定
            3.2.3.2 純水透過系數(shù)的測定
            3.2.3.3 通量及截留率的測定
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 不同方案所制備的膜的表面結(jié)構(gòu)分析
        3.3.2 不同方案所制備的膜分離性能的研究
    3.4 本章小結(jié)
4 抑菌PHMADBA改性超濾膜的制備及性能研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)部分
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
        4.1.2 PS/PH改性超濾膜的制備
        4.1.3 膜的表征及性能測試
            4.1.3.1 改性超濾膜表面結(jié)構(gòu)和形貌的表征
            4.1.3.2 改性超濾膜的穩(wěn)定性測試
            4.1.3.3 膜的分離性能測試
            4.1.3.4 改性超濾膜的抑菌性測試
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 PS/PH改性膜中HMADBA存在形式的驗(yàn)證
            4.2.1.1 鑄膜液的形態(tài)分析
            4.2.1.2 膜的熱重分析
            4.2.1.3 改性前后膜的表面和斷面結(jié)構(gòu)
            4.2.1.4 X射線光電子能譜（XPS）分析
            4.2.1.5 通量及截留性能的測定
        4.2.2 HMADBA添加量對超濾膜性能和結(jié)構(gòu)的影響
            4.2.2.1 HMADBA添加量對超濾膜表面結(jié)構(gòu)與形貌的影響
            4.2.2.2 HMADBA添加量對超濾膜親水性能的影響
            4.2.2.3 HMADBA添加量對超濾膜機(jī)械性能的影響
            4.2.2.4 HMADBA添加量對超濾膜分離性能的影響
            4.2.2.5 HMADBA添加量對超濾膜抑菌性能的影響
    4.3 本章小結(jié)
5 抑菌超濾膜耐污染性能測試
    5.1 實(shí)驗(yàn)部分
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
        5.1.2 膜分離性能和耐污染性能測試
    5.2 結(jié)果與討論
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
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本文編號：2853684