芳香類聚合物防污膜的表面改性及性能研究.pdf_第1頁
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1、傳統(tǒng)本體改性在引入活性自由基氯甲基基團(tuán)(-CH2Cl)的過程中,大量使用催化劑四氯化錫(SnCl4)或氯化鋅(ZnCl2)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,而有機(jī)相溶劑如氯甲醚(ClCH2OCH3)和氯仿(CHCl3)的使用也會(huì)對(duì)人體健康造成危害。因此,本文針對(duì)此問題,主要采用低毒的相轉(zhuǎn)移催化劑(磺酸內(nèi)銨鹽)對(duì)聚芳醚酮(PEK-C)超濾膜和聚砜(PSF)超濾膜表面進(jìn)行氯甲基化反應(yīng);再通過表面原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)(SI-ATRP)接枝磺酸基甜菜堿(SB

2、MA)單體,從而達(dá)到親水防污的目的。
  研究采用多聚甲醛、磺酸內(nèi)銨鹽、濃鹽酸對(duì)PEK-C和PSF膜進(jìn)行氯甲基化反應(yīng),在膜表面引入-CH2Cl基團(tuán),以-CH2Cl為引發(fā)劑通過SI-ATRP反應(yīng)將SBMA接枝聚合到PEK-C膜和PSF膜表面;再通過掃描電鏡(SEM)分別觀察了PEK-C-g-PSBMA超濾膜和PSF-g-PSBMA超濾膜的表面和斷面的形貌;X射線光電子能譜分析(XPS)對(duì)PSF,PSF-Cl,PSF-g-PSBMA,

3、PEK-C,PEK-C-Cl,PEK-C-g-PSBMA進(jìn)行表面元素的分析;傅里葉紅外光譜分析(FT-IR)分析進(jìn)一步證明SBMA接入到超濾膜的表面。研究發(fā)現(xiàn)氯甲基化反應(yīng)溫度70℃、反應(yīng)時(shí)間6h、多聚甲醛2.0g、催化劑0.15g、濃鹽酸30mL時(shí)、PEK-C改性膜接觸角最小,與原始膜相比減小了40°;氯甲基化反應(yīng)溫度70℃、反應(yīng)時(shí)間3h、多聚甲醛1.5g、催化劑0.05g、濃鹽酸40mL、ATRP反應(yīng)溫度70℃、反應(yīng)時(shí)間6h、SBMA

4、濃度為1.5mol/L時(shí)PSF改性膜接觸角最小,與原始膜相比降低了50°。表面改性使膜的親水性大幅度提高,證明改性膜具有親水性。本研究又進(jìn)一步對(duì)氯甲基化反應(yīng)時(shí)間和ATRP反應(yīng)時(shí)間對(duì)膜性能(純水通量、蛋白截留率、通量恢復(fù)率)的影響進(jìn)行探究,確定PEK-C氯甲基化6h、ATRP反應(yīng)6h,PSF氯甲基化1h、ATRP反應(yīng)6h。根據(jù)最優(yōu)條件對(duì)膜進(jìn)行改性后,兩種膜的恢復(fù)率均超過90%。對(duì)PEK-C超濾膜和PSF超濾膜的特性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),利用牛血清

5、蛋白(BSA)對(duì)兩種膜進(jìn)行蛋白吸附實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種改性膜的蛋白吸附值明顯下降,且隨著接枝時(shí)間的延長(zhǎng),蛋白的吸附量逐漸越少。本研究利用大腸桿菌對(duì)兩種膜進(jìn)行抗菌性實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明,兩種膜具有抗菌性,未改性的PEK-C超濾膜和PSF超濾膜表面有大量大腸桿菌粘附,兩種膜隨著ATRP反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),改性膜表面大腸桿菌數(shù)目減少,當(dāng)ATRP反應(yīng)9h時(shí),大腸桿菌幾乎不再粘附于膜表面。
  本文利用表面氯甲基化和SI-ATRP反應(yīng)制得了改性PE

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