无机纳米材料改性聚醚砜超滤膜及抗污染性能研究

AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterInorganicNanomaterialsModifiedPolyethersulfoneUltrafiltrationMembraneandStudyonAntifoulingPropretyByHaoxiaYuSupervisor：Prof．HaoqinZhangA．P．YataoZhangChemicalTechnologySchoolofChemicalEngineeringandEnergyMay，2013原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位沦文作者：衾诸霞日期：2。f；年5月刳日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：余沼霞日期：)。I；年s月；1日摘要摘要聚醚砜(PES)是一种常用的高分子膜材料，具有机械性能高、耐热、耐腐蚀以及化学稳定性好等优点，但其固有的疏水性，易使PES膜在使用过程中产生膜污染，影响膜的分离性能和使用寿命，从而限制了PES膜的应用范围，因此有必要对聚醚砜膜进行改性，以提高其抗污染能力。本论文选用不同的无机纳米材料添加剂对聚醚砜膜进行改性，并对改性膜的性能进行了系统研究。合成并表征了埃洛石纳米管．葡聚糖(HNTS．Dextran)复合材料，然后采用相转化法制备了HNTs．Dextran／PES共混膜。考察了HNTs．Dextran的添加对膜的表面亲水性、微观结构、分离性能以及抗污染性能的影响。结果表明：HNTs．Dextran／PES共混膜的表面亲水性显著提高：HNTs．Dextran／PES共混膜的微观结构变化不大：膜的纯水通量随着HNTs．Dextran含量的增加而增大，当HNTs．Dextran的含量为3％时，共混膜的纯水通量达到224．4L／(m2·h)，相比于PES空白膜提高了179％，且膜对PEG20000和PVA30000．70000的截留率分别保持在75％和96％以上；HNTs．Dextran的添加提高了PES超滤膜的抗污染能力，HNTs-Dext删伸ES共混膜通量回复率明显高于PES空白膜。通过溶胶．凝胶法制得二氧化硅溶胶，然后使其负载上纳米银粒子，得到Si02．Ag复合材料，并与聚醚砜共混制得Si02一Ag／PES·共混膜。对共混膜的表面形貌、断面结构、分离性能以及抗菌性能进行了表征，结果发现：Si02．Ag的添加对膜的表面形貌和断面结构均有轻微的影响：膜的纯水通量随着Si02．Ag含量的增加而增大，当Si02．Ag的含量为10％时，共混膜的纯水通量达到270L／(m2．h)，相比于PES空白膜提高了139．4％，且膜对PEG20000和PVA30000．70000的截留率分别保持在80％和94％以上；Si02．Ag的添加显著提高了膜的抗菌性能，改性膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均能达到100％。通过一系列反应将卤胺接枝在了二氧化硅上，得到Si02@N．Halamine复合材料，然后通过相转化法制备了Si02@N．Halamine／PES共混膜。透射电镜(TEM)结果表明Si02@N．Halamine在共混膜内的分散还是比较均匀的；接触角数据表明共混膜的表面亲水性显著增强；扫描电镜(SEM)、孔径及孔隙率结果表明共混膜的微观结构有一定的变化；超滤实验结果表明，随着Si02@N．Halamine含摘要量的增加，膜的纯水通量先增大后减小，当SiOz@N-Halamine的含量为5％时，膜的纯水通量达到最大值384．4L／(m2．h)，但Si02@N．Halamine的添加并不影响膜对PVA30000．70000的截留率：蛋白质超滤和抗菌实验结果表明，Si02@N．Halamine／PES共混膜的抗污染性能和抗菌性能均得到了提高。将超支化聚乙烯亚胺(HPEI)接枝在氧化石墨烯(GO)上，得到HPEI．GO复合材料，然后通过相转化法制备了HPEI．GO／PES共混膜，并考察了HPEI。GO的添加对膜