基于聚多巴胺-聚乙烯亞胺共沉積技術(shù)的聚合物膜表界面工程.pdf

1、聚合物膜表界面工程是實(shí)現(xiàn)分離膜高性能化與多功能化的重要途徑。以多巴胺沉積為代表的貽貝仿生沉積技術(shù)是一種新興且極富潛力的表面工程手段。傳統(tǒng)的多巴胺沉積存在時(shí)間長(zhǎng)、均勻性與穩(wěn)定性差、親水化效果不理想等問題，極大限制了該技術(shù)在膜表面工程上的應(yīng)用。本文發(fā)展了一種多巴胺/聚乙烯亞胺共沉積改性技術(shù)，解決了多巴胺沉積中的諸多問題。在此基礎(chǔ)上，該技術(shù)被分別用于膜表面可控改性、分離層構(gòu)建及有機(jī)-無機(jī)復(fù)合膜界面調(diào)控三個(gè)方面，所制備的分離膜被應(yīng)用于油水分離、

2、CO2固定、膜蒸餾、納濾等領(lǐng)域。本文具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　發(fā)展了多巴胺/聚乙烯亞胺共沉積改性技術(shù)，初步揭示了其沉積機(jī)理:多巴胺與聚乙烯亞胺通過邁克爾加成或席夫堿反應(yīng)形成類似于表面活性劑的復(fù)合物，并向氣/液或液/固界面遷移、沉積;比較了共沉積法與傳統(tǒng)多巴胺沉積在聚丙烯微孔膜表面改性上的差異，表明該技術(shù)在沉積速率、均勻性、親水性、穩(wěn)定性、重復(fù)利用性上具有顯著優(yōu)勢(shì);研究了聚乙烯亞胺分子量與溶液組成對(duì)沉積行為的影響，確定了最優(yōu)的聚乙烯亞

3、胺分子量(600 Da)及溶液中多巴胺/聚乙烯亞胺質(zhì)量比（1∶1至2∶1）。
　　發(fā)展了單面共沉積技術(shù)用于制備具有非對(duì)稱浸潤(rùn)性的Janus平板膜與中空纖維膜，研究了平板膜表面的液滴傳遞現(xiàn)象;設(shè)計(jì)了Janus平板膜鼓泡器并用于CO2的酶法固定，其親水側(cè)表現(xiàn)出水下超疏氣性，有利于降低氣泡脫離尺寸，疏水側(cè)有助于氣體進(jìn)入膜孔，降低操作能耗;將Janus中空纖維膜用于直接接觸式膜蒸餾，其不對(duì)稱結(jié)構(gòu)在降低傳質(zhì)阻力的同時(shí)保證了傳熱阻力，使膜蒸餾

4、性能顯著提升。
　　發(fā)現(xiàn)并研究了多巴胺/聚乙烯亞胺溶液的界面成膜行為，表征了薄膜兩側(cè)在物理化學(xué)性質(zhì)上的不對(duì)稱性;發(fā)展了氣/液界面輔助薄層復(fù)合膜制備技術(shù)，制備了厚度約60 nm的荷正電納濾膜，研究了制備條件對(duì)復(fù)合膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。
　　完善了仿生礦化膜構(gòu)建模型，以聚多巴胺/聚乙烯亞胺涂層為中間層，利用仿生礦化過程制備了SiO2與ZrO2水合物礦化膜，探索了制備條件對(duì)膜結(jié)構(gòu)的影響，表征了膜的超親水/水下超疏油性，其被用于水包油