抗生物污染超濾膜的制備及性能研究.pdf

1、隨著人口膨脹、工業(yè)快速發(fā)展，全球面臨的安全用水問題日益嚴(yán)峻，而膜法水處理技術(shù)作為解決水源短缺的有效手段得到了快速發(fā)展，但膜污染問題增加了膜技術(shù)的應(yīng)用難度和運(yùn)行成本，限制了膜技術(shù)的推廣應(yīng)用，因此解決膜污染問題一直以來都是膜科學(xué)與技術(shù)工作者共同關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來，通過構(gòu)建抗菌性表面解決膜污染尤其是生物污染問題成為研究的熱點(diǎn)方向。本文采用含辣素衍生結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺為抗菌材料進(jìn)行抗菌膜表面的構(gòu)建，主要結(jié)論如下:
　　首先，選用HMBA和MB

2、HBA為抗菌材料，以AA或IA為親水性材料，采用紫外光引發(fā)的表面接枝聚合方法，分別對(duì)PES和PSf超濾膜進(jìn)行改性，并探討了親水性單體對(duì)HMBA和MBHBA接枝效果、抗菌性的影響。HMBA改性后膜表面接觸角大幅度降低，從64.5°降至50°左右，而MBHBA改性后膜表面接觸角升高。HMBA的接枝率隨IA的加入有所降低，表明IA對(duì)HMBA的接枝具有抑制作用，而MBHBA的接枝率隨AA的加入則大幅度升高。改性膜表面抗污染性能出現(xiàn)巨大飛躍，IA

3、和HMBA共聚接枝改性的超濾膜的通量恢復(fù)率可達(dá)96％，AA和MBHBA改性后膜的通量恢復(fù)率可達(dá)90％。改性后膜表面抗菌性能顯著增強(qiáng)，HMBA和MBHBA在膜表面的接枝率分別達(dá)到0.2和0.15以上時(shí)，對(duì)大腸桿菌的抗菌率接近100％，且與親水性單體共聚接枝時(shí)，膜表面抗菌性未發(fā)生明顯改變，表明親水性單體的加入沒有影響抗菌官能團(tuán)的抗菌活性的發(fā)揮。SEM觀察膜表面大腸桿菌形態(tài)發(fā)生了明顯的塌陷，表明HMBA和MBHBA的殺菌機(jī)制為接觸殺菌。

4、>　　其次，采用HMBA和MBHBA合成了兩種共聚物(PHMBA和PMBHBA)，然后將共聚物作為抗菌劑與PES共混，制備了三種中空纖維超濾膜(PES、PES/PHMBA和PES/PMBHBA)，并進(jìn)行了膜性能評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:共聚物的加入，使膜傾向于形成更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，提高了膜的孔隙率和機(jī)械強(qiáng)度;受PHMBA和PMBHBA的影響，改性后的膜表面的親水性也明顯變好;加入PHMBA和PMBHBA后，膜的純水通量分別從273.4L·m-

5、2·h-1上升到298.5L·m-2·h-1和292.3L·m2·h-1，而相應(yīng)的截留率則從71.89％升高到84.38％和82.13％，改性膜滲透通量的增加與膜的親水性、孔隙率的增加有關(guān)，而截留率的增加則是由于膜孔徑變小所致。同時(shí)，相較于基膜而言，改性后超濾膜的抗污染性能和抗菌性能均有了極大的提升。
　　為檢測改性膜的長期抗生物污染性能，本文對(duì)改性前后的超濾膜進(jìn)行了為期10天的海水過濾測試實(shí)驗(yàn)。改性后的超濾膜表現(xiàn)出了更好的抗污染

6、性能，通量衰減率和通量恢復(fù)率分別在45％和67％左右，相比基膜而言（通量衰減率和通量恢復(fù)率分別在78％和34％），有明顯的提高。在大腸桿菌懸濁液中培養(yǎng)36h后，改性超濾膜表現(xiàn)出了良好的抗污染性能，且膜表面的大腸桿菌幾乎都被殺死。表明所制備的抗菌性超濾膜具有一定的長期抗生物污染性能。
　　針對(duì)酰胺基團(tuán)（肽鍵）在堿性并加熱的條件下易發(fā)生水解的情況，本文對(duì)改性前后的超濾膜進(jìn)行了化學(xué)穩(wěn)定性測試。將改性后的超濾膜放入pH為14的氫氧化鈉溶液