聚多巴胺復(fù)合膜的制備及其性能研究.pdf

1、當(dāng)前，基于多巴胺仿生粘附的自聚-復(fù)合技術(shù)已成為當(dāng)今材料表面改性的研究熱點(diǎn)，但利用該項(xiàng)技術(shù)改性復(fù)合超濾膜，并進(jìn)一步接枝制備出復(fù)合納濾膜的研究較少。本文利用自聚-復(fù)合技術(shù)（多巴胺DOPA分子含有鄰苯二酚和氨基官能團(tuán)，在堿性溶液及氧化環(huán)境中，能在基體材料表面自聚-復(fù)合，形成具有高粘附性的聚多巴胺層PDOPA），以PS為基膜，采用自制實(shí)驗(yàn)裝置，制備了系列PS/PDOPA復(fù)合超濾膜和復(fù)合納濾膜。
　　首先，利用自聚-復(fù)合技術(shù)，制備出PS/P

2、DOPA復(fù)合超濾膜；其次，在已制聚多巴胺復(fù)合超濾膜基礎(chǔ)上，進(jìn)行再次多巴胺復(fù)合，制備出雙層聚多巴復(fù)合納濾膜，記為PS/D-PDOPA復(fù)合納濾膜；再者，利用DOPA分子的兒茶酚基團(tuán)可與聚乙烯亞胺PEI上的氨基發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)的性質(zhì)，在聚多巴胺復(fù)合超濾膜上進(jìn)行PEI接枝，制備出PS/PDOPA/PEI復(fù)合納濾膜；最后，為進(jìn)一步提高復(fù)合納濾膜的皮層穩(wěn)定性，在PS/PDOPA/PEI復(fù)合納濾膜基礎(chǔ)上進(jìn)行環(huán)氧氯丙烷ECH和戊二醛GA交聯(lián)，制備出P

3、S/PDOPA/PEIc復(fù)合納濾膜。
　　在PS/PDOPA復(fù)合超濾膜制備中，考察了溶劑種類（Tris-HCl緩沖溶液、磷酸鹽緩沖溶液、去離子水、海水和人工海水）和氧化還原環(huán)境（氧化劑NaIO4、還原劑Zn粉）對(duì)復(fù)合超濾膜的影響；在PS/D-PDOPA復(fù)合納濾膜制備中，考察了溶劑種類（PBS緩沖溶液、海水和人工海水）對(duì)復(fù)合納濾膜性能的影響；在PS/PDOPA/PEI復(fù)合納濾膜制備中，以人工海水作為溶劑，系統(tǒng)考察了PEI濃度、浸泡時(shí)

4、間及溫度對(duì)復(fù)合納濾膜性能的影響；在PS/PDOPA/PEIc復(fù)合納濾膜制備中，選取PEI濃度為1000 mg?L-1、60℃下浸泡4 h先制備出PS/PDOPA/PEI復(fù)合膜，系統(tǒng)考察了ECH、GA的濃度及浸泡時(shí)間對(duì)復(fù)合膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　1、PS/PDOPA復(fù)合超濾膜，海水作溶劑制得的復(fù)合超濾膜的最大拉伸載荷最大，與基膜相比增加了44.46％；PBS緩沖溶液作溶劑制得復(fù)合超濾膜的斷裂伸長(zhǎng)率最大，與基膜相比增加了61

5、.08%；復(fù)合超濾膜的親水性和抗污染性能均得到不同程度的提高，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下透水穩(wěn)定性較好；PBS緩沖溶液作為溶劑制得復(fù)合超濾膜HA截留率最高為99.99%，與基膜相比增加了21.60%；添加Zn粉后復(fù)合膜的截留率均有所下降，而添加NaIO4后復(fù)合膜的截留率均得到提高。
　　2、PS/D-PDOPA復(fù)合納濾膜，PBS緩沖溶液、海水和人工海水三種溶劑制得的PS/D-PDOPA復(fù)合納濾膜的Lp分別為18.59、15.85和23.46 L

6、?h-1?m-2?MPa-1；接觸角分別為47.32°、40.36°和42.98°；在0.8 MPa下，料液流速為30 L?h-1時(shí)，對(duì)2000 mg?L-1的MgCl2溶液的截留率分別為95.77%、98.02%和87.62%；通量分別為9.39、6.58和19.60 L?h-1?m-2；海水制得的PS/D-PDOPA復(fù)合納濾膜的粗糙度為5.18 nm，說(shuō)明此種復(fù)合納濾膜表面缺陷很小。
　　3、PS/PDOPA/PEI復(fù)合納濾膜

7、，對(duì)2000 mg?L-1的MgCl2溶液截留率最高的三種制備條件分別為：PEI濃度1000 mg?L-1、60℃下浸泡4 h；PEI濃度1000 mg?L-1、40℃下浸泡4 h和PEI濃度2000 mg?L-1、40℃下浸泡4 h。這三種復(fù)合納濾膜的Lp分別為48.20、43.66和44.93 L?h-1?m-2?MPa-1；在0.8 MPa的操作壓力下，對(duì)質(zhì)量濃度均為2000 mg?L-1的MgCl2、NaCl、MgSO4和Na2

8、SO4溶液的截留率分別為87.10%、47.49%、53.39%和24.01%；通量分別為19.85、15.25、15.25和14.08 L?h-1?m-2；PEI濃度為1000 mg?L-1、40℃下浸泡4 h制得的PS/PDOPA/PEI復(fù)合膜對(duì)質(zhì)量濃度均為2000 mg?L-1的MgCl2、NaCl、MgSO4和Na2SO4溶液的截留率分別為83.50%、39.69%、57.82%和26.73%；通量分別為25.20、18.28、

9、15.40和14.03 L?h-1?m-2。
　　4、PS/PDOPA/PEIc復(fù)合納濾膜，考察其對(duì)2000 mg?L-1的MgCl2溶液的截留率，得到ECH最佳交聯(lián)濃度為0.7%，GA最佳交聯(lián)濃度為1%。兩種PS/PDOPA/PEIc復(fù)合納濾膜的接觸角分別為48.26°和45.92°；粗糙度分別為21.09 nm和27.73 nm；Lp分別為38.42和41.39 L?h-1?m-2?MPa-1。在0.8 MPa的操作壓力下，E

10、CH交聯(lián)的PS/PDOPA/PEIc復(fù)合納濾膜對(duì)質(zhì)量濃度均為2000 mg?L-1的MgCl2、CaCl2、NaCl、MgSO4和Na2SO4溶液的截留率分別為92.37%、91.32%、51.40%、62.29%和15.74%；通量分別為12.84、10.49、12.04、11.75和9.43 L?h-1?m-2。GA交聯(lián)的PS/PDOPA/PEIc復(fù)合納濾膜對(duì)質(zhì)量濃度均為2000 mg?L-1的MgCl2、CaCl2、NaCl、Mg