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《探索親水改性聚丙烯腈超濾膜及抗污染性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、親水改性聚丙烯腈超濾膜及抗污染性能研究HydrophilicModificationofPolyacrylonitriIe(PAN)UitrafiltrationMembranesandStudyonAntifoulingProperty碩士學(xué)位論文學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工藝研究生：李超指導(dǎo)教師：蘇延磊副教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零零八年六月摘要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)域具有廣闊應(yīng)用前景。目前，膜污染是制約超濾過程廣泛應(yīng)用的瓶頸。膜材料是影響膜污染的主要因素，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，制備了抗污染超濾膜，并對其
2、性能進行了系統(tǒng)的研究。用聚電解質(zhì)甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)親水改性聚丙烯腈膜材料。通過自由基聚合方法合成了PAN．DMAEMA共聚物，使用反相成膜技術(shù)制備了PAN．DMAEMA超濾膜。XPS結(jié)果表明，改性后的膜表面PDMAEMA基團得到富集。PAN．DMAEMA超濾膜具有顯著的環(huán)境響應(yīng)性能，隨著離子強度和溶液pH值的增大，PAN．DMAMEA的滲透通量增大。這主要是因為在高離子強度和堿性條件下，PDMAEMA高分子鏈?zhǔn)湛s，超濾膜的孔徑變大。蛋白質(zhì)吸附實驗結(jié)果表明：在1．0mol／LNaCI和pH=9．5時，PAN．DMAEMA超濾膜具有
3、很低的膜表面蛋白質(zhì)吸附量。這主要是因為PDMAEMA的構(gòu)象變化使更多的酯基富集在膜的表面，提高了表面的親水性，降低了蛋白質(zhì)在膜表面的吸附。隨著溶液中NaCI的濃度的增大和pH值的增大，抵抗蛋白質(zhì)吸附的能力增強，PAN．DMAEMA超濾膜的抗污染性能提高。用鈰鹽和聚7_,--醇(PEG)組成氧化還原體系引發(fā)丙烯腈聚合，獲得親水改性的一系列不同PEG分子量的聚丙烯腈(PAN)共聚物PAN．PEG400、PAN．PEGl000、PAN．PEG2000、PAN．PEG4000、PAN．PEG6000，以二甲基甲酰胺(DMF)和水分別為溶劑和非溶劑，通過相轉(zhuǎn)
4、換法制得PAN．PEG超濾膜。紅外光譜分析結(jié)果表明PEG分子存在于膜中；接觸角結(jié)果表明親水性增強；超濾實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)PAN．PEG2000、PAN．PEG4000取得了良好的抗污染效果。將PAN．PEG2000作為改性劑與PAN共混，制得PAN／PAN．PEG2000共混超濾膜。通過超濾實驗結(jié)果表明：PEG親水改性提高了PAN超濾膜的抗污染性能，總污染指數(shù)和不可逆污染指數(shù)均顯著降低。應(yīng)用仿生的思想，將親水性的磷脂膽堿(MPC)引入到膜材料中。首先合成了MPC．BMA磷脂聚合物，將其作為改性劑，與聚醚砜(PES)共混，通過相轉(zhuǎn)化法制得改性超濾膜。對其抗
5、污染性能、親水性能、表面組成、以及斷面結(jié)構(gòu)進行了表征。蛋白質(zhì)吸附實驗表明，隨著MPC．BMA磷脂聚合物的增加，吸附量顯著降低。超濾實驗表明經(jīng)過三次循環(huán)，改性后的超濾膜的抗污染效果仍能保持較高水平，在pH---4．5"-'9．0的范圍內(nèi)保持較好的抗污染能力。關(guān)鍵詞：超濾；抗污染性能；聚乙二醇；環(huán)境響應(yīng)：磷脂聚合物ABSTRACTAsagreenandenergy-efficientseparationtechnology,ultrafiltrationexhibitsavastprospectofapplicationinbioseparation，
6、whilemembranefoulingstillconstitutesabottleneckofitsdevelopment．Membranematerialsshowgreatimpactonmembranefouling．Inordertoreducemembranefoulingduringbiosepration，modifiedultrafiltrationmembraneswereinvestigated．Aweakpolyelectrolyteultrafiltrationmembranesbasedonpoly(acrylonit
7、rileand2-Dimethylaminoethylmethacrylate)(PAN—DMAEMA)copolymerwaspreparedbyphaseinversioninawetprocess．TheresultofX-rayphotoelectronspectroscopy(xps)analysisprovidedthatenrichmentofPDMAEMAonthesurfaceofmembranes．WaterfluxofPAN．DMAEMAultrafiltrationmembraneiStamableduetotheswitc
8、hofthestretchedandcollapsedstatesofthepolymerchainsforPDMAEMA
