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1、抗生物污染芳香聚酰胺復(fù)合反滲透膜的制備及其性能研究Preparationandperformancesofanti-biofoulingaromaticpolyamidecompositereverseosmosismembranes學(xué)科專(zhuān)業(yè):化學(xué)工程作者姓名:董晨曦指導(dǎo)教師:王志教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一七年五月萬(wàn)方數(shù)據(jù)萬(wàn)方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果,也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工
2、作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名:簽字日期:年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明)學(xué)位論文作者簽名:導(dǎo)師簽名:簽字日期:年月日簽字日期:年月日萬(wàn)方數(shù)據(jù)萬(wàn)方數(shù)據(jù)摘要反滲透膜分離技術(shù)作為高效、低能耗的脫鹽手段,已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于海水、苦咸水淡化以及廢水資
3、源化等水處理領(lǐng)域。然而反滲透膜在使用過(guò)程中極易受到生物污染。膜生物污染會(huì)造成膜性能不可逆下降,增加反滲透工程的運(yùn)行成本與應(yīng)用難度,嚴(yán)重制約反滲透膜分離技術(shù)的推廣應(yīng)用。為解決此問(wèn)題,本文制備了新型的抗生物污染反滲透膜,在不犧牲膜選擇透過(guò)性能的前提下,有效提高了膜的抗生物污染性能。采用綠色的表面原位改性的方法,將銀納米粒子引入到反滲透膜表面,提高膜的抗生物污染性能。首先在商品芳香聚酰胺復(fù)合反滲透膜表面沉積以三氯化鐵(FeCl3)、單寧酸(TA)、和聚乙烯亞胺(PEI)三種化合物交聯(lián)絡(luò)合而成的TA-Fe-PEI超薄中間層;然后利用中間層表面酚羥基直接還原銀氨溶液,將銀納
4、米粒子原位負(fù)載到膜表面,制備出TA-Fe-PEI/Ag改性反滲透膜。與未改性膜相比,TA-Fe-PEI/Ag改性膜的滲透通量和截留率都得到提高??股镂廴緦?shí)驗(yàn)表明,TA-Fe-PEI/Ag改性膜與枯草桿菌和大腸桿菌接觸后,膜面細(xì)菌死亡率均接近100%,即改性膜具有優(yōu)異的抗生物污染性能。銀納米粒子穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)證明銀納米粒子被穩(wěn)定地負(fù)載于反滲透膜表面。采用二次界面聚合法,將胍基陽(yáng)離子聚合物引入到反滲透膜表面,提高膜的抗生物污染性能。首先,以含有活潑氨基的聚合物聚乙烯胺(PVAm)和雙氰胺為原料,制備出以PVAm為聚合物骨架,以聚合物側(cè)鏈雙胍基為抗菌功能基團(tuán)的陽(yáng)離子聚合物
5、—雙胍基化聚乙烯胺(PVAmG);然后采用間苯二胺(MPD)與均苯三甲酰氯(TMC)一次界面聚合制備初生芳香聚酰胺復(fù)合反滲透膜,通過(guò)PVAmG側(cè)鏈的伯氨基與初生反滲透膜表面的酰氯基團(tuán)進(jìn)行二次界面聚合反應(yīng),將PVAmG引入到反滲透膜表面,制備出PVAmG改性反滲透膜。改性前后膜的滲透通量與截留率基本保持不變??咕鷮?shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,PVAmG改性膜與枯草桿菌和大腸桿菌接觸后,膜面細(xì)菌死亡率均接近99.9%,即改性膜表現(xiàn)出優(yōu)異的廣譜抗菌性能。關(guān)鍵詞:反滲透膜;銀納米粒子;雙胍基化聚乙烯胺;抗生物污染;表面改性I萬(wàn)方數(shù)據(jù)II萬(wàn)方數(shù)據(jù)ABSTRACTAsoneofthemost
6、energy-efficientdesalinationmethods,reverseosmosis(RO)membranetechnologyhasbeenwidelyusedinthefiledofwatertreatmentsuchaswaterpurification,seawaterandbrackishwaterdesalination.However,ROmembranesarepronetoseverebiofouling,whichleadstotheirreversibledecreaseofmembraneperformance,andhen
7、ceincreasesthecostandapplicationdifficultyofROmembraneseparationprocess.Asaresult,theapplicationofROseparationtechnologywillbeseriouslyrestricted.Tosolvethisproblem,wepreparednovelanti-biofoulingROmembraeswithoutthesacrificeofpermselectivity.Agreenapproachwasdevelopedtoinsituimmobiliz
8、esilv