生物启发下复合纳滤膜的制备及性能研究

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1、生物启发下复合纳滤膜的制备及性能研究Bio-inspiredfabricationandpropertiesofcompositenanofiltrationmembranes学科专业：化学工艺研究生：赵娇娇指导教师：苏延磊副教授天津大学化工学院二零一四年六月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日

2、期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要纳滤，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。

3、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

4、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

5、。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。关键词：纳滤界面聚合结构稳定性抗氧化性抗菌性万方数据ABSTRACTNanofiltration,asanewkindofseparationtechnology,hasattractedalotofattention,becauseofitslowoperationpressure,highwaterflux,highrejectionondivalentionandsoon.Nanofiltrationhasbeenwidelyusedinbrac

6、kishwaterdesalination,waterpurificationandotherfields.Butintheprocessofpracticalapplication,nanofiltrationmembranesufferfromalotofproblems,suchaspoorstructurestability,easytobefouledbybacterialsandpooroxidationresistance.Inthispaper,theappropriatemonomersinaqueoussolutionwereselected,andreacioncondi

7、tionsofinterfacialpolymerizationwereoptimizedtopreparestructuralstability,antibacterialandantioxidantcompositenanofiltrationmembranes.PESultrafiltrationmembranewasusedasthesubstrateforthepreparationof