亲水性聚砜超滤膜的制备及表征

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1、硕士学位论文亲水性聚砜超滤膜的制备及表征作者姓名芦文慧学科专业工业催化指导教师黄肖容副教授所在学院化学与化工学院论文提交日期2018年4月PreparationandcharacterizationofhydrophilicpolysulfoneultrafilitrationmembraneADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LuWenhuiSupervisor：AssocProf.HuangXiaorongSouthChinaUniversityofTechn

2、ologyGuangzhou,China分类号：TQ085学校代号：10561学号：201520118491华南理工大学硕士学位论文亲水性聚砜超滤膜的制备及表征作者姓名：芦文慧指导教师姓名、职称：黄肖容副教授申请学位级别：工学硕士工程领域名称：工业催化研究方向：膜材料与膜催化论文提交日期：2018年4月25日论文答辩日期：2018年6月3日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：余皓委员：彭峰、黄肖容、江琦、宋慧宇摘要聚砜（PSF）作为一种优异的膜材料，广泛应用于水处理分离膜的制备。但PSF膜具有极强的

3、疏水性，在应用过程中易被污染。已有大量研究表明，构建亲水性的膜表面有利于提高膜的抗污染能力，减少蛋白质的吸附。因此，对PSF膜亲水改性显得尤其重要。基于此，本课题采用共混法对PSF膜进行亲水改性，首先，研究了添加亲水性有机聚合物——聚乙二醇（PEG）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对PSF膜亲水性的影响，为进一步地改性做准备。结果表明：随PEG添加量的增加，膜表面亲水性提高，而膜孔隙率随PEG添加量的增加呈现先升高后降低的趋势，在此范围内，膜的水通量先升高后降低，对牛血清蛋白的截留率变化趋势与之相反；PEG分子量大小对膜性能也有影响，增

4、加PEG分子量，膜的亲水性和孔隙率随之提高，同时膜的水通量增加而截留率降低。随着PVP添加量的增加，膜的接触角从71°降至54°，膜的孔隙率先升高后降低，当其添加量为4wt%时，孔隙率升至74.5%，此时通量最高达到195L/(m2·h)，此时截留率为89%，具有一定的抗污能力。纳米二氧化钛（TiO2）表面富含大量羟基，亲水性极强，因此为了进一步提高PSF膜的亲水性，在上一步的基础上，选择PVP为添加剂1，市售二氧化钛P25粒子和自制TiO2溶胶分别作为添加剂2，与PSF共混制备有机-无机杂化PSF膜，研究其对膜结构与性能的影响，

5、结果表明：TiO2粒子的加入有助于提高杂化膜的亲水性，当TiO2粒子添加量为1wt%时，接触角降至55°，孔隙率升至85%，此时通量最高达到275L/(m2·h），截留率高达95%；此时膜的抗污能力最好。当TiO2溶胶的添加量为6wt%时，接触角降至41°，此时杂化膜的通量最高，为579L/(m2·h），此时截留率为85%。TiO2不仅具有高亲水性，同时还具有良好的抗菌性，而这有助于缓解PSF膜应用过程中的生物污染，但TiO2在PSF膜的一般使用条件——无光照下不具备抗菌性，为此，课题最后采用浸渍法制备了铜离子掺杂的TiO2粒子，

6、并将这种粒子作为抗菌材料与PSF共混，以期制备无光照条件下也具备抗菌性的PSF膜。铸膜液中掺铜TiO2粒子的添加量为1wt%，结果表明：制得的PSF膜具有TiO2光催化抗菌和铜离子接触性抗菌两种机制，当掺杂比w（Cu2+/TiO22）=1wt%时，抗菌膜的纯水通量为335.65L/(m·h)，对牛血清蛋白的截留率为85%；采用薄膜密着法得到其在紫外光照射下抗菌率高达93.5%，无I光照条件下抗菌率为53.2%；振荡瓶法得到其抗菌率为71%。关键词：聚砜膜；超滤；共混改性；杂化膜；亲水改性IIAbstractAsanoutstand

7、ingmembranematerial,polysulfone(PSF)isoneofthemostextensivelyusedpolymersinthepreparationofwatertreatmentseparationmembrane.However,thePSFisextremelyhydrophobicandeasilycontaminatedintheapplication.Comparedwithhydrophobicmembrane,alargenumberofstudieshaveconfirmedthat

8、hydrophilicmembranesarefavorableininhibitingtheadsorptionofproteinsontothemembraneandimprovingthemembraneanti-foulingability