仿生超亲水EVOH超滤膜的制备及其抗污染性能研究

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超滤是一种处于微滤与纳滤之间的膜过滤过程,其利用膜两侧的跨膜压差为驱动力,以膜表面的孔来实现大分子物质的截留,只允许小分子物质透过。相比于其他的膜过滤过程,超滤过程在分离过程中具有节能、处理效率高、无二次污染等优点。受贻贝效应的启发,本文采用在膜表面构造粗糙结构协同涂覆亲水性物质的方法制备具有超亲水性的超滤膜。采用微模塑协同浸没凝胶法的方法制膜,铸膜液被刮制在模板表面上,随后将液膜及模板放入到一定温度的凝固浴中完成相分离过程,固化成膜,将膜从模板上撕离,获得底面具有微结构的微孔膜。相比于光滑模板得到的膜,砂纸为模板得到的膜面有很多复制而来的微结构,从而赋予膜表面较好的亲水性。在实验过程中,探究了不同目数的砂纸得到的膜的结构与性能,优选出最佳的制膜模板。由于模塑过程发生在膜的底面,指状孔横穿膜的本体结构,指状孔与膜面微结构相连,使得微结构极容易塌陷而造成膜的不可逆的损坏。因此,在最佳模板条件下采用调控凝固浴组成与凝固浴温度的方法对膜的结构进行调控,确定最佳的凝固浴温度及凝固浴组成。由于微孔膜对于超滤过程并不适用,因此,若要达到超滤过程,需要对微孔膜进行一定的覆膜工作。为了确保涂覆层的均匀性及涂覆层的厚度,确定覆膜方式为喷涂,覆膜溶液选用海藻酸钠的水溶液(SA)与聚乙烯醇的水溶液(PVA),分别确定最终的涂覆浓度:SA:6wt%,PVA:8wt%,之后分别进行交联处理。在此条件下得到的复合超滤膜,覆膜物质均匀的覆盖在膜面上,实现对BSA的高效截留率(99%)。以一定浓度的腐殖酸水溶液作为天然水体溶液,进行4个周期的连续操作,从通量衰减情况及通量恢复情况进行抗污染性能分析:每个周期中,亲水性最强的SA复合膜的通量下降率最小,光滑膜的通量下降率最大;清洗过程中,膜面具有微结构的膜的恢复性能最佳,表明微结构的存在对于膜性能的恢复具有重要的意义。同时以大肠杆菌溶液探究所得膜的抗生物污染性能:具有仿生微结构的膜具有最好的抗生物污染性能和最好的清洗效果。
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