生物启发下复合纳滤膜的制备及性能研究

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纳滤,作为一种新型分离技术,以其低操作压力、高通量、对二价离子高截留等特点受到越来越多的关注,现在广泛用于苦咸水淡化、饮用水净化等领域。但是在实际应用过程中,纳滤膜存在结构稳定性差、易被微生物污染以及抗氧化性差等问题。本论文以聚醚砜超滤膜为支撑膜,均苯三甲酰氯(TMC)作为有机相单体,通过合理选择界面聚合水相单体,优化界面聚合成膜条件,成功制备了结构稳定、抗菌和抗氧化的复合纳滤膜。受生物粘合现象和仿生思想的启发,通过界面聚合法将具有粘附性能的多巴胺(dopamine)用于制备结构稳定的复合纳滤膜。制备过程中,多巴胺的自聚和界面聚合反应同时发生,这使得制备过程更加简单。红外光谱和XPS表征分析均证明了基膜表面上存在聚多巴胺和多巴胺与TMC交联形成的分离层。结构稳定性实验表明,该复合纳滤膜在无水乙醇中浸泡12天后,分离性能变化较小,并且截留性能始终处于纳滤范围。多巴胺的粘附性增强了分离层与支撑层之间的作用力,所以赋予该复合膜优异的结构稳定性,而且这种方法适用于对不同基膜的改性,通用性较好。茶多酚(TP)是从茶叶中提取、具有广谱而强效抗菌作用的天然材料,被广泛用作天然防腐剂。为提高纳滤膜的抗菌性能,通过界面聚合法将茶多酚用于制备抗菌性复合纳滤膜。红外表征分析证明基膜表面存在界面聚合层,SEM表面形貌显示随着单体浓度的增加,膜表面出现结节状的凸起,且分散均匀。考察了制备条件对茶多酚复合膜分离性能的影响。由于引入的茶多酚具有抗菌性能,茶多酚复合纳滤膜显示出优异的抗菌性能。天然材料原花青素(OPC)分子中具有多羟基,通过界面聚合将OPC用于制备抗氧化复合纳滤膜。红外光谱和XPS表征分析证明了界面聚合层的存在。抗氧化实验表明,在次氯酸钠溶液中浸泡8天后,花青素复合纳滤膜的分离性能变化较小,表明OPC与TMC交联反应形成的酯键结构相对于酰胺键更加稳定。
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