表面接枝DMAE聚氯乙烯中空纤维膜研究

导读:超滤膜分离技术因其优异的分离效率、节能、经济等优势，已成功应用于饮用水净化领域。然而，由于超滤膜滋生细菌，易导致饮水安全问题，引起人们的关注。天津津腾实验设备有限

来源：未知发布日期：2020-07-08 12:10【大中小】

超滤膜分离技术因其优异的分离效率、节能、经济等优势，已成功应用于饮用水净化领域。然而，由于超滤膜滋生细菌，易导致饮水安全问题，引起人们的关注。天津津腾实验设备有限公司了解到目前，聚氯乙烯(PVC)以其优异的热稳定性、物化稳定性能已成为超滤膜制备领域中具有较好发展潜力的聚合物原材料，通常借助非溶剂致相分离法利用PVC材料制备中空纤维超滤膜，但PVC材料疏水且表面能较低，易受到生物污染和细菌侵蚀，在膜生物反应器中尤为明显。经过长期运行，细菌与微生物会在膜表面及孔道内吸附沉积，降低了膜的分离效率和使用寿命，同时引起了水质安全问题。因此迫切需要寻求PVC膜材料的抗菌改性技术。

综上，本研究选取三通道PVC中空纤维膜组件为改性载体，甲基丙烯氧基苄基二甲基氯化铵(DMAE)为抗菌单体，通过低温水等离子体技术对膜进行活化，将DMAE接枝共聚于膜表面，获得具有抑菌抗污染的PVC中空纤维膜，系统考察等离子体活化膜及接枝膜的渗透性能、力学性能、亲水性能，并研究等离子体活化膜组件对BSA的耐污性能。同时采用动态和静态的抗菌实验，考察接枝聚合物膜组件杀灭及抑制大肠杆菌的能力。该膜表面修饰工程技术具有简便、易操作、成本低的优势，对于饮用水处理领域膜技术及组器的发展具有重要的现实意义。

1.膜的抗污染性能分析
1.1BSA吸附性能分析
蛋白质吸附是膜污染的重要现象。给出了PVC膜和PVC-ir-H2O膜的吸附数值，随BSA溶液浓度由0.5g∙L−1提高至1.0g∙L−1，PVC膜对BSA的吸附量由35mg∙g−1上升至120mg∙g−1，继续提高BSA浓度至2.0g∙L−1，吸附量增至150mg∙g−1。天津津腾实验设备有限公司了解到当BSA溶液浓度由0.4g∙L−1提高至2.0g∙L−1时，PVC-ir-H2O膜对BSA的吸附量由28mg∙g−1增至57mg∙g−1，其吸附量较原膜可以降低70%。膜的抗蛋白吸附能力的提高主要是由于膜表面亲水性得到了较大改善，从接触角数据中可以判定出，经过等离子体活化以及接枝后，膜的亲水性均得到了较大改善，并且接枝后的亲水性更好，因此，膜的抗污染性通过对比活化前后的膜可以有效证明水等离子体活化能够有效防止蛋白吸附，从而提高PVC膜的抗污染性能。

2结论
天津津腾实验设备有限公司了解到通过低温水等离子体活化和DMAE单体接枝聚合，对三通道PVC-HFMs膜进行了有效的表面改性，以增强其抗菌和亲水性。这种新型环境友好方法可以简便、可控地在膜外表面通过共价接枝的方式构建DMAE层。在等离子活化改性过程中，放电线圈被直接卷绕在膜壳上，代替了以往的LDLTP流需要在真空石英腔内产生Ar等离子流引入膜组件内的间接操作过程。能够使得膜表面在改性过程中实现沿纤维轴向的均匀活化改性，同时，改性过程中利用水蒸汽在低压下直接从润湿的中空纤维膜中挥发出来作为溶剂，工艺更加绿色环保。研究结果表明，等离子体活化和接枝改性可有效提高PVC膜的亲水性能、渗透通量及抗污染性能。

通过膜对BSA溶液的吸附性能及过滤性能研究可知，水等离子体活化改性膜能够有效防止蛋白吸附，从而提高膜的抗污染性能，并且不会对截留性能造成较大影响。通过膜的抗菌性研究，在静态抗菌实验中，PVC-g-DMAE模块对大肠杆菌的杀灭率为100%，稳定性良好。在动态抗菌实验中，膜组件经过6次过滤后对大肠杆菌抑制作用明显，动态过滤稳定性好。天津津腾发现综上所述，采用水等离子体活化耦合抗菌单体接枝聚合方法，为膜材料的抑菌抗污染改性提供了一种有效途径，在饮用水处理领域，特别是小型家用净水器膜组件改性方面，具有良好的应用前景。

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