论文部分内容阅读
微滤膜在食品加工、医药卫生、生化制药等领域的使用中常需要去除微生物,然而,微生物污染仍是其应用中存在的一个主要问题,本论文利用现代多巴胺仿生粘附化学和可控/“活性”RAFT自由基聚合反应,通过在微滤膜表面构建具有主动杀菌/被动抗粘附双重功能的表面涂层,减缓膜运行过程中的微生物污染。（1）首先以高效、稳定且无毒的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-丁基溴化铵（PDB）作为主动杀菌剂,具有良好水合能力的聚磺酸甜菜碱两性离子聚合物（PSB）作为被动抗粘附组分,通过两步RAFT聚合,制备了PSB-b-PDB嵌段聚合物。将聚多巴胺作为二次反应平台,在Na BH4作用下,通过迈克尔加成反应,在商业PVDF膜上接枝PSB-b-PDB,构建具有层状聚合物刷的膜表面,聚合物刷的下层为抗粘附的聚两性离子层,上层为抗菌的聚季铵盐层,构建的功能聚合物刷赋予膜主动杀菌和被动抗粘附的性能。研究发现,改性膜亲水性明显提高,初始水接触角由纯膜的128°变为44.6°,且在10 s内降为0°,改性膜等电点为p H=6.9,在0.02 MPa下测试的水通量相较于纯膜增大1.61倍,同时改性膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别达到98.3%和98.7%,在细菌溶液分离实验过程中改性膜对大肠杆菌溶液通量为纯膜的1.61倍,且水通量恢复率为73.2%,而纯膜的恢复仅为42.0%。（2）膜表面正电荷密度会影响膜的杀菌性和抗粘附性,正电荷密度越大,具有表面负电荷的细菌对膜表面的黏附能力越强。为了平衡主动杀菌和被动抗粘附之间的关系,进一步提高膜抗微生污染能力,以合成的超支化聚丙烯酰吗啉（HPA）为被动抗粘附组分,小分子季铵盐丙烯酸二甲氨基乙酯-十二烷基溴化铵（DMAEA-DB）为主动杀菌剂,利用多巴胺仿生粘附介导的迈克尔加成反应,在微滤膜表面首先制备HPA涂层,接着利用高效的巯基-烯点击化学反应,将小分子季铵盐DMAEA-DB键合在膜表面,制备低正电荷密度高效主动杀菌/被动抗粘附的改性微滤膜。研究发现,改性膜亲水性和渗透性相比纯膜显著提高,等电点为p H=5.8,且改性膜展现出优异的抗菌性能,对大肠杆菌抗菌率为90.2%,对金黄色葡萄球菌的抗菌率为96.1%。在细菌溶液过滤实验中发现,改性膜具有更低的通量衰减,水通量恢复率为82.0%,展现出更优的抗细菌粘附性能。