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PVDF因具有優(yōu)異的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性及良好的成膜性等而被廣泛應(yīng)用于生物分離、水處理、食品加工等領(lǐng)域。但使用過(guò)程中，由于PVDF具有較強(qiáng)的疏水性容易使蛋白質(zhì)、微生物等在表面粘附，從而導(dǎo)致膜污染，降低分離效率。同時(shí)，PVDF分離膜對(duì)重金屬離子不具有吸附性能，也限制了其在環(huán)境化工領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，本研究將具有良好重金屬離子吸附性能的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)引入PVDF分離膜中，并引入具有抗污染蛋白質(zhì)吸附功能的兩性離子聚合物對(duì)膜表面進(jìn)行改性，制備吸附重金屬離子功能的耐污染有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜。
(1)以PVDF為成膜基質(zhì)，以ATP為填料，通過(guò)浸沒(méi)沉淀相轉(zhuǎn)化法制備了PVDF/ATP雜化平板膜。進(jìn)而，以兩性離子類聚合物MPDSAH為改性劑，通過(guò)接枝改性和化學(xué)交聯(lián)，在PVDF/ATP膜表面構(gòu)建兩性離子凝膠層，并對(duì)其吸附性能和抗蛋白質(zhì)污染性能等進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，MPDSAH在PVDF/ATP雜化膜表面構(gòu)建的親水性凝膠層可明顯改善膜污染狀況，溶菌酶(Lys-z)在膜表面的吸附量為71.3μg/cm2，明顯低于PVDF/ATP雜化基膜對(duì)蛋白質(zhì)的吸附量（200.2μg/cm2）。兩性離子化PVDF/ATP雜化膜對(duì)Cd2+的吸附量最大可達(dá)33.6mg/g。吸附動(dòng)力學(xué)研究表明，吸附機(jī)理復(fù)合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，等溫吸附過(guò)程能使用Freundlich方程進(jìn)行較好的描述。
(2)采用硅烷偶聯(lián)劑KH-570對(duì)ATP進(jìn)行處理，進(jìn)一步利用陰離子表面活性劑AMPS進(jìn)行雙鍵加成反應(yīng)，制備出ATP-g-AMPS。研究表明，AMPS單體含量的增加，提高了ATP-g-AMPS在有機(jī)溶劑N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中的分散性，且對(duì)重金屬離子Cd2+的吸附性能明顯增強(qiáng)，吸附機(jī)理符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，F(xiàn)reundlich方程能更好的描述等溫吸附過(guò)程。
在此基礎(chǔ)上，將ATP-g-AMPS加入PVDF鑄膜液中，通過(guò)浸沒(méi)相轉(zhuǎn)化法制備出了PVDF/(ATP-g-AMPS)雜化膜，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，隨著鑄膜液中ATP-g-AMPS含量的增加，膜孔徑和孔隙率增加，膜的滲透性能和表面親水性增強(qiáng)，抗蛋白質(zhì)污染能力增加。雜化膜的純水通量恢復(fù)率最高可達(dá)90.4％，明顯高于純PVDF膜的純水通量恢復(fù)率(51.36％)。吸附研究表明，雜化膜對(duì)Cd2+的吸附量最高可達(dá)107.0mg/g。吸附機(jī)理符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，Langmuir等溫方程和Freundlich方程均能較好的描述等溫吸附過(guò)程。

    關(guān)鍵詞：
    聚偏氟乙烯 凹凸棒土 PVDF分離膜 吸附性能
    作者：
    石月榮
    學(xué)位授予單位：
    天津工業(yè)大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    材料工程
    導(dǎo)師姓名：
    陳莉
    學(xué)位年度：
    2014
    語(yǔ)種：
    中文
    分類號(hào)：
    TQ325.4 TQ320.721
    在線出版日期：
    2015年07月30日