膜分离技术以其操作简单和节能环保等优点,成为解决水资源污染问题的有效方法之一。聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜因其良好的机械性能、优异的耐化学性能和热稳定性,在食品加工、生物医药和油水分离等饮用水或工业废水处理中都有十分广泛的应用。然而,在过滤过程中污染物容易吸附在膜表面或者堵塞膜孔,从而降低水通量和膜的使用寿命。本文以甲基丙烯酸(MAAc)和甲基丙烯酰胺(MAAm)为亲水性单体,在商业PVDF超滤膜表面修饰超分子自组装凝胶或凝胶微球,以期提高疏水膜表面的抗污染性能和稳定性,降低水通量的衰减。(1)通过紫外辐射引发的自由基聚合法将P(MAAc-co-MAAm)水凝胶接枝到PVDF膜表面,获得具有优异亲水性、抗有机物污染的分离膜。接触角测试表明改性膜的接触角可低至36.6°,并且在13s内降为0°。经超声波和酸、碱溶液浸泡处理后凝胶层具有良好的稳定性。改性膜对牛血清蛋白(BSA)、腐殖酸(HA)、海藻酸钠(SA)及校内畔湖水的通量恢复率在一次过滤后(2 h)均在90%以上,远高于纯膜(70%-76%);此外,相比于纯膜的静态蛋白质吸附量(87.99μg/cm~2),改性膜的吸附量显著下降,仅为20.95μg/cm~2;动态过滤测试结果显示,改性膜的BSA总污染率仅为10.79%。污染模型拟合结果表明,改性膜对于上述4种污染物模型,均符合易冲洗的滤饼阻塞污染模型。(2)采用自由基聚合法结合高速旋转合成P(MAAc-co-MAAm)超分子自组装凝胶微球,并通过分子间多氢键作用接枝于羧基化的PVDF膜表面,获得具有优异油水乳液分离性能的分离膜。微球平均粒径约248 nm,改性膜的水接触角最低可达25.4°,且具有优异的水下抗油滴粘附性能。对平均粒径为220 nm的水包油乳液的截留率可达99.8%,通量恢复率高于85%,而原膜的通量恢复率仅为41.5%,这说明改性膜在油水乳液分离过程中,不仅具有优异的抗污染能力,还保证了改性膜优异的分离性能。此外,当p H=2或11时,改性膜的水通量分别为300、2200 L/m~2·h,较原膜(通量为2750 L/m~2·h)表现出优异的p H值响应性。综上所述,本文选取MAAc和MAAm作为改性单体对PVDF膜进行亲水改性,提高了其抗污染性能,并保持较高的污染物溶液渗透性及稳定性,在水资源处理应用中,为膜表面亲水性改性提供了新的思路。