【摘 要】
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相转化法、界面聚合法和层层自组装等常见的制膜方法,虽已广泛应用于纳滤膜的制备,但是它们也存在一些不足。比如采用相转化法制备的纳滤膜的厚度较大,膜通量较低,而且仅通过相转化法一步很难达到纳滤膜级别;界面聚合使用的有机溶剂大多是具有挥发性的溶剂,制备过程中带来环境污染;层层自组装法制得的纳滤膜往往需要很多组装层数的累积来达到优良的分离效果,造成水通量的大幅降低的同时也导致制备过程较为繁琐。针对以上问题
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相转化法、界面聚合法和层层自组装等常见的制膜方法,虽已广泛应用于纳滤膜的制备,但是它们也存在一些不足。比如采用相转化法制备的纳滤膜的厚度较大,膜通量较低,而且仅通过相转化法一步很难达到纳滤膜级别;界面聚合使用的有机溶剂大多是具有挥发性的溶剂,制备过程中带来环境污染;层层自组装法制得的纳滤膜往往需要很多组装层数的累积来达到优良的分离效果,造成水通量的大幅降低的同时也导致制备过程较为繁琐。针对以上问题,本论文提出了利用功能化超滤支撑原位制备纳滤膜的策略。选用水解聚丙烯腈（HPAN）和聚（苯乙烯-马来酸酐）（SMA）作为功能化支撑的主要材料,使用聚乙烯亚胺（PEI）或聚乙烯醇（PVA）在支撑膜上原位反应交联,成功制备疏松纳滤膜。研究了PEI/HPAN纳滤膜、PEI/SMA-PES和PVA/SMA-PES纳滤膜三种纳滤膜的成膜机理及分离性能,并探究了活化β-环糊精对PEI/HPAN纳滤膜分离性能和微观结构的影响。主要结论如下:（1）PEI通过离子间相互作用与HPAN支撑结合成功制备PEI/HPAN纳滤膜,该膜对PEG200截留率为90%,通量为9.2 L/（m~2·h·bar）。高碘酸钠（Na IO4）氧化后的β-环糊精（O-CD）可通过与PEI发生席夫碱反应引入到PEI/HPAN膜表面,改性后的O-CD-PEI/HPAN纳滤膜在不改变截留的前提下,膜通量增加到21.1L/（m~2·h·bar）,约提高了1.3倍。（2）在硫酸（H2SO4）催化作用下,PEI的氨基可与SMA的酸酐基团发生快速缩合反应制备PEI/SMA-PES纳滤膜。在最优条件下制备的PEI/SMA-PES纳滤膜对聚乙二醇（PEG）的截留分子量（MWCO）约为400 Da,对结晶紫（CV）和亚甲基蓝（MB）两种染料的截留率均高达99.9%,通量约为24 L/（m~2·h·bar）,并且在过滤染料和盐混合溶液时表现出优异的长期稳定性。（3）聚乙烯醇（PVA）与SMA在酸催化作用下发生酯化交联形成了一层具有梯度交联结构的选择分离层,PVA的成功引入提高了膜表面的亲水性能。最优条件下制备的PVA/SMA-PES纳滤膜对PEG的MWCO约为600 Da,通量为10～12L/（m~2·h·bar）。该膜对牛血清蛋白（BSA）的通量恢复率可达99%,展现出优异的抗污染性能。而且,在整个制膜实验过程中无有机溶剂的参与,均采用水溶液制备纳滤膜,为制备工艺绿色化提供了可能。
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