采用聚合左旋多巴涂覆及MPEG-NH2接枝對(duì)PVDF膜親水改性的研究.pdf

1、本論文的主要研究?jī)?nèi)容為對(duì)聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料進(jìn)行左旋多巴涂覆和后續(xù)的MPEG-NH2接枝兩種方式的親水性改性。聚偏氟乙烯是目前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的膜材料，但由于其本身的疏水特性使其在使用過程中存在通量低、易污染的問題，而通過涂覆或接枝的方法提高PVDF膜表面的親水性是解決這一問題的關(guān)鍵。
　　左旋多巴涂覆改性方法簡(jiǎn)單方便，反應(yīng)條件溫和，可在常溫下進(jìn)行氧化-交聯(lián)反應(yīng)?；谧笮喟偷倪@一特性，可以通過左旋多巴在膜表面的自聚-復(fù)合

2、對(duì)PVDF超濾膜進(jìn)行涂覆改性，并以具有粘附性能的左旋多巴涂覆改性層為平臺(tái)，對(duì)膜進(jìn)行進(jìn)一步的MPEG-NH2接枝改性，MPEG-NH2可與聚合左旋多巴復(fù)合層發(fā)生邁克爾加成和席夫堿反應(yīng)，從而得到MPEG-NH2接枝改性膜。采用傅里葉紅外光譜（ATR-FTIR）對(duì)改性前后膜表面化學(xué)基團(tuán)的變化進(jìn)行表征，用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)對(duì)改性前后膜表面結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化進(jìn)行觀察，利用膜表面接觸角和潤濕性的變化表征改性對(duì)膜親水性的影響

3、，并用機(jī)油乳化液模擬廢水體系對(duì)改性膜進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，研究改性對(duì)膜抗污染性能的影響。
　　實(shí)驗(yàn)首先考察了不同左旋多巴涂覆液濃度、時(shí)間與MPEG-NH2接枝液濃度、時(shí)間對(duì)改性膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最佳的左旋多巴涂覆濃度為6g/L，涂覆時(shí)間為6h;MPEG-NH2接枝濃度為1g/L，接枝時(shí)間為1h。改性明顯提高了膜表面親水性和潤濕性，經(jīng)最佳條件涂覆改性后，膜表面接觸角由原膜的83.9°降至68.7°，再經(jīng)1g/LMPEG-NH2接枝

4、1h后，接觸角變?yōu)?2.5°;潤濕性均隨著改性時(shí)間的增加而增強(qiáng)，原因是改性使得膜表面引入的氨基（-NH2）和羥基(-OH)等親水基團(tuán)增多。原膜的純水通量為139.9L/(m2·h)，經(jīng)6g/L左旋多巴涂覆改性3h后的膜純水通量提高為146.4L/(m2·h)，與原膜純水通量比值為1.05;在該左旋多巴涂覆改性膜的基礎(chǔ)上，用1g/LMPEG-NH2接枝1h后的接枝改性膜，其純水通量降低為113.4L/(m2·h)，與左旋多巴涂覆改性膜純水

5、通量比值為0.77。
　　其次，研究了改性對(duì)膜穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)利用膜表面接觸角和紫外吸收光譜進(jìn)行膜的穩(wěn)定性測(cè)試，結(jié)果表明，改性膜具有良好的耐酸性，左旋多巴涂覆改性膜的耐堿性很差，MPEG-NH2接枝改性膜較左旋多巴涂覆改性膜耐堿性增強(qiáng)，說明MPEG-NH2接枝改性層對(duì)聚合左旋多巴改性層起到一定的保護(hù)作用。
　　最后，用機(jī)油乳化液模擬廢水體系對(duì)改性膜進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，研究了改性對(duì)膜抗污染性能的影響。過濾實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改性明顯提高

6、了膜對(duì)非極性污染物的抗污染性能。用60℃、1％的表面活性劑清洗后，左旋多巴涂覆改性膜和MPEG-NH2接枝改性膜的通量恢復(fù)率為55％和72％，而原膜的通量恢復(fù)率僅為46％，說明改性明顯提高了膜的抗污染性能和穩(wěn)定性。
　　PVDF膜經(jīng)左旋多巴涂覆和MPEG-NH2接枝后，其親水性和潤濕性較原膜相比有較大幅度的提高，且左旋多巴涂覆改性膜和MPEG-NH2接枝改性膜均表現(xiàn)出比原膜更好的抗污染性能。但左旋多巴涂覆改性膜耐堿性較弱，如何提高