無(wú)機(jī)粉體改性PVDF超濾膜制備及膜污染機(jī)理的研究.pdf

1、本實(shí)驗(yàn)選擇聚偏氟乙烯(PVDF)為膜材料，進(jìn)行PVDF超濾膜的研制及其性能研究。用三種納米無(wú)機(jī)粉體材料(TiO2，Al2O3，SiO2)對(duì)超濾膜進(jìn)行共混改性，比較改性前后的超濾膜抗蛋白質(zhì)污染的效果。用反相氣相色譜(IGC)測(cè)定納米無(wú)機(jī)粉體、PVDF以及蛋白質(zhì)(BSA)的表面性質(zhì)，并用表面張力組成理論分析超濾膜的抗污染機(jī)理。
　　實(shí)驗(yàn)采用相轉(zhuǎn)化法制膜，首先研究了溶劑選擇、聚合物濃度、預(yù)蒸發(fā)時(shí)間、凝固浴溫度、納米無(wú)機(jī)粉體的含量等條件對(duì)

2、膜性能的影響，確定了適宜的制膜條件，即溶劑為二甲基乙酰胺(DMAc)，聚合物濃度為17wt.％，納米無(wú)機(jī)粉體含量為0.05g，預(yù)蒸發(fā)時(shí)間為5s，凝固浴溫度為10℃。用掃描電鏡(SEM)分析超濾膜結(jié)構(gòu)的變化，發(fā)現(xiàn)無(wú)機(jī)粉體添加并沒(méi)有明顯影響到超濾膜的結(jié)構(gòu)。通過(guò)純水通量衰減的大小，衡量超濾膜抗蛋白質(zhì)污染能力，發(fā)現(xiàn)共混超濾膜與純PVDF超濾膜的抗蛋白質(zhì)污染能力從大到小依次為PVDF+TiO2＞PVDF+Al2O3＞PVDF+SiO2＞純PVDF

3、。
　　利用表面張力組成理論來(lái)分析材料與蛋白質(zhì)間的分子間作用，從構(gòu)成表面張力的范德華作用（LW）和酸堿作用(AB)兩方面進(jìn)行研究。結(jié)果表明:對(duì)于LW作用，LW作用力越小，材料越容易被污染。PVDF與BSA之間的LW作用力明顯小于無(wú)機(jī)粉體與BSA之間的LW作用力，添加無(wú)機(jī)粉體的共混超濾膜增強(qiáng)了與BSA之間的LW作用力，提高了超濾膜抗蛋白質(zhì)污染的能力。理論計(jì)算的規(guī)律性也與上述蛋白質(zhì)污染實(shí)驗(yàn)的結(jié)果完全符合，材料與BSA之間的LW作用力規(guī)

4、律為rLW(TiO2-BSA)＞rLW(Al2O3-BSA)＞rLW(SiO2-BSA)＞rLW(PVDF-BSA)。
　　對(duì)于AB作用，相互作用參數(shù)(Isp)越大，材料越容易被污染。三種納米無(wú)機(jī)材料與BSA的Isp有以下規(guī)律:Isp(TiO2-BSA)＜Isp(Al2O3-BSA)＜Isp(SiO2-BSA)，可以解釋膜污染實(shí)驗(yàn)中共混超濾膜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。PVDF與BSA的Isp比無(wú)機(jī)粉體材料與BSA的Isp略小，但從表面張力組成理