抑菌性抗污染聚醚砜超濾膜的制備及性能表征.pdf

1、本研究基于海水淡化預(yù)處理過程中超濾膜污染問題，研究制備一種新型的含辣素抗菌活性結(jié)構(gòu)的超濾膜以改善其抗微生物污染的能力。實(shí)驗(yàn)以聚醚砜為基本超濾膜材料，通過浸入沉淀相轉(zhuǎn)化法制膜，對(duì)聚醚砜超濾膜的制膜工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。首先實(shí)驗(yàn)了不同溶劑(DMF、DMAC、NMP)和添加劑(LiCl、PEG400、TW80)的種類對(duì)膜結(jié)構(gòu)和通量截留性能的影響；然后通過正交實(shí)驗(yàn)法，以膜的純水通量為考察指標(biāo)，分析了聚醚砜濃度、添加劑濃度和凝膠浴的溫度及組成對(duì)膜性

2、能的影響程度。
　　 在優(yōu)化的制膜工藝基礎(chǔ)上，以18％聚醚砜為膜材料，DMAC為溶劑，LiCl和PEG400為復(fù)配添加劑制備超濾膜，選用一種具有抗菌活性的新型辣素衍生物單體MBHBA，對(duì)聚醚砜超濾膜進(jìn)行改性。通過熱重分析了改性前后聚醚砜膜的熱分解過程，證明了具有抗菌活性MBHBA單體的引入；掃描電子顯微鏡(SEM)表征了改性前后膜的表面和斷面形貌的變化；接觸角測(cè)試了改性前后膜的親水性能變化；通過純水通量和對(duì)1.0g/L牛血清蛋白

3、(BSA)溶液截留率的測(cè)定表征了膜的基本分離性能；最后通過菌落計(jì)數(shù)法，以大腸桿菌為指示菌株，測(cè)試了改性膜的抗菌性能。結(jié)果顯示，MBHBA單體的引入，使改性后的聚醚砜超濾膜親水性略有增大；當(dāng)MBHBA含量為1％時(shí)，膜純水通量由120.6L/(m2·h)增加到139.2L/(m2·h)，且隨著MBHBA含量的增多水通量增大更明顯，而截留率逐漸下降，當(dāng)MBHBA含量為6％時(shí)，截留率下降為65.8％；抗菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示改性后聚醚砜超濾膜對(duì)大腸桿菌

4、的抑菌率達(dá)到70％以上。
　　 為了進(jìn)一步增加聚醚砜膜的抗污染能力，實(shí)驗(yàn)選擇良好親水性單體(丙烯酸、丙烯酰胺)與MBHBA單體進(jìn)行共聚制備辣素聚合物，將其與聚醚砜共混改性制膜，從而使改性后的超濾膜既有一定抑菌性能，又具有良好的親水性以提高其抗蛋白類污染的能力。在偶氮二異丁腈作用下，引發(fā)MBHBA單體中的不飽和雙鍵產(chǎn)生自由基，與丙烯酸、丙烯酰胺共聚反應(yīng)合成辣素聚合物。紅外光譜表征了辣素聚合物中親水基團(tuán)和MBHBA特征官能團(tuán)的存在；

5、辣素聚合物抗菌實(shí)驗(yàn)測(cè)定了其對(duì)大腸桿菌的抑菌率在低濃度下(<5mg/mL)較小，隨著濃度的增大，抑菌率增加，當(dāng)辣素聚合物濃度為30 mg/mL時(shí)，能強(qiáng)烈抑制大腸桿菌的生長。選擇合成的辣素聚合物中抗菌性能良好的兩種聚合物PⅡ和PⅣ與聚醚砜共混制備改性超濾膜。通過SEM、接觸角、水通量以及截留率和抗菌性的測(cè)試表征了改性膜的形貌結(jié)構(gòu)、親水性、透過分離性能和對(duì)大腸桿菌的抑菌率。結(jié)果顯示，辣素聚合物與聚醚砜共混改性的超濾膜親水性有很大提高，當(dāng)辣素聚