抑菌性聚醚砜超濾膜的研制.pdf

1、聚醚砜(PES)是一種具有良好耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械性能的超濾膜材料，但由于材料具有疏水性，耐污染性能較差，阻礙了其進(jìn)一步應(yīng)用。本論文選取聚醚砜作為膜材料，以納米二氧化鈦、殼聚糖(羧甲基殼聚糖)、納米銀、辣素作為抑菌劑，采用共混改性法對(duì)聚醚砜超濾膜進(jìn)行改性研究，考察膜的純水通量、截留率、表面接觸角、在掃描電鏡下膜的結(jié)構(gòu)，并對(duì)膜的抑菌性能和耐污染性能進(jìn)行表征。
　　 本文首先考察了溶劑種類、PES含量、聚乙二醇400(PEG40

2、0)含量、純水凝固浴溫度對(duì)膜純水通量、截留率等膜性能的影響，確定最佳的PES超濾膜制備工藝參數(shù):N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)為溶劑，PES含量為14 wt％，PEG400含量為14 wt％，純水凝固浴溫度為30℃。所制備膜的純水通量為220.94 L/m2·h，對(duì)牛血清蛋白的截留率為82.37％。
　　 優(yōu)化PES超濾膜工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，添加不同的抑菌劑進(jìn)行共混抑菌膜的研制，并對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　

3、　 (1)加入納米二氧化鈦(nTiO2)后，共混超濾膜的截留率比PES超濾膜有很大提高。隨著nTiO2含量的增加，純水通量先增大后減小，在nTiO2含量達(dá)到2.5 wt％時(shí)最大，為355.89 L/m2·h;隨著攪拌溫度升高，膜的純水通量先增大后減小，截留率則表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。綜合考慮，最佳制備工藝參數(shù)選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的nTiO2，攪拌溫度為80℃，所制備nTiO2/PES共混超濾膜的純水通量為342.04 L/m2·h，對(duì)牛血清蛋

4、白的截留率為80.89％，對(duì)大腸桿菌的抑菌效果明顯。
　　 (2)羧甲基殼聚糖(CMC)具有很好的親水性，其純水通量遠(yuǎn)高于殼聚糖改性超濾膜。攪拌溫度對(duì)純水通量影響較大，對(duì)超濾膜截留率幾乎沒(méi)有影響。經(jīng)殼聚糖和羧甲基殼聚糖改性后的PES超濾膜孔徑變大，其指狀結(jié)構(gòu)排列整齊，近表層處存在海綿結(jié)構(gòu)，耐污染性能較未改性聚醚砜超濾膜有很好改善。綜合考慮，選取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3％的羧甲基殼聚糖，在80℃攪拌下共混改性作為最佳工藝參數(shù)。所制備CMC

5、/PES共混超濾膜的純水通量達(dá)到745.22 L/m2·h，對(duì)牛血清蛋白的截留率為54.79％，對(duì)大腸桿菌有很好的抑菌效果。
　　 (3)隨著納米銀(nAg)含量的增加膜的純水通量先增加后下降，截留率與純水通量變化趨勢(shì)相反。膜的性能受攪拌溫度影響較大，適宜攪拌溫度在70-80℃之間。綜合考慮，選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的納米銀，在80℃攪拌溫度下制備最佳納米銀/聚醚砜共混超濾膜，所制備nAg/PES共混超濾膜的純水通量為324.84

6、 L/m2·h，對(duì)牛血清蛋白的截留率為72.69％，通過(guò)抑菌圈實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)大腸桿菌的抑菌效果最佳。
　　 (4)添加抑菌劑辣素，對(duì)超濾膜進(jìn)行共混改性發(fā)現(xiàn):隨著辣素添加量的增加，純水通量有一定下降，而對(duì)截留率影響不大。選取辣素含量為0.5 wt％作為最佳制備工藝參數(shù)，所制備的辣素/聚醚砜共混超濾膜的純水通量為80.54 L/m2·h，對(duì)牛血清蛋白的截留率為89.40％，對(duì)大腸桿菌抑菌效果顯著。
　　 綜合分析以最優(yōu)工藝參數(shù)制

7、備的幾種超濾膜，可知:在相同抑菌劑含量條件下，膜對(duì)大腸桿菌的抑菌效果強(qiáng)弱依次為:nAg-PES＞辣素-PES＞nTiO2-PES＞CMC-PES＞PES。
　　 CMC/PES共混超濾膜的純水通量最高，為710.58 L/m2·h。nTiO2/PES和nAg/PES共混超濾膜性能類似，nTiO2/PES較nAg/PES的截留率高。辣素/PES膜純水通量最低，但截留率很高。膜表面接觸角從大到小依次排列為:nAg/PES＞CMC/P