抗微生物污染分离膜的构建及其应用

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1、分类号：TB34学号：201500369020硕士学位论文抗微生物污染分离膜的构建及其应用TheConstructionandApplicationofAntibacterialFiltrationMembranes研究生姓名：刘彩锋指导教师：崔洪涛教授胡云霞教授学科门类：工学专业名称：化学工程论文提交日期：2018年5月31日烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中

2、以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日烟台大学硕士学位论文摘要膜技术工程化应用过程中存在的膜污染问题，尤其是不可逆的微生物污染，严重影响了分离膜性能和使用寿命，进而影响分离过程的持续性和

3、经济性。针对这一问题，将抗菌剂引入膜表面，开发具有抗菌功能的分离膜已成为主要的研究方向。本文利用具有杀菌效果的金属纳米颗粒（铜、银）和抗细菌黏附效果的聚多巴胺，通过程序式复合型抗菌方法，设计了三种实验方案制备了三种抗菌分离膜，解决了表面接枝法和掺杂手段存在的问题。（1）表面接枝方法需要膜表面具有一定的功能基团或特定的电荷来促进膜与抗菌剂的紧密结合。本文提出了一种简单、快速的“一步”表面接枝方法，即将膜浸泡在含有铜(Ⅱ)离子的多巴胺溶液中，该方法能够控制铜纳米颗粒在膜表面的负载量，且适用范围广，抗菌率高达99%以上，为表面接枝方法提供了一种可行的途径。（2）纳米粒子与膜材料之间相互作用力较弱，

4、容易导致纳米粒子的流失。为解决上述问题，将Ag/Clay纳米颗粒与铸膜液共混，通过相转化的方式制备抗菌PVDF-2-1膜的方法。研究发现最优的膜水通量高达为392Lmh，相对于原膜，提高了40%，BSA截留率提高了15%，抗菌率约为100%，且利用错流装置通过处理模拟废水的实验中发现：最优膜的水通量恢复率约为100%，证明此方法制备的抗菌膜在处理废水应用中具有明显的优势。（3）通过界面聚合方法制备了高性能的聚多巴胺包覆单壁碳纳米管正渗透膜，在此基础上，通过浸泡硝酸银溶液来赋予膜优异的抗菌性能。其银纳米颗粒负载量高达1.49%、抗菌率高达99.90%以上。未污染时，原膜与改性膜的水通量基本相−

5、2−1同，而污染后的改性膜的通量仅仅下降到103.33±4.92Lmh，比原膜的水通量高−2−132.67Lmh，比现有文献报道的抗菌正渗透膜的水通量高1倍，因此，利用此方法可制备高通量且具有抗菌性的正渗透膜。此课题开发了三种不同的抗菌膜，并系统评价了抗菌膜的抗菌性能和基本分离性能，旨在开发过程简单，条件温和，并易于大规模应用推广的膜抗菌改性方法，为膜微生物污染研究提供新思路和新方法，推动了抗菌膜在海水淡化和淡水处理等领域的发展。I摘要关键词：抗菌分离膜，微生物污染，表面改性法，掺杂法，正渗透膜II烟台大学硕士学位论文AbstractMembranefouling,especiallythe

6、irreversiblebiofouling,hasstrongnegativeeffectontheoperationalsustainabilityandthecost-efficiencyofmembraneprocess,thushamperstheapplicationofmembranetechnology.Toaddressthisproblem,significantresearchattentionshavebeendevelopedantibacterialsurfaceviaincorporatingantimicrobialagentsontothesubstrate

7、surfaces.Inthispaper,threekindsofexperimentalprotocolsweredesignedtopreparethreetypesofantibacterialmembranesthroughprogrammedcombinationantibacterialstrategy.Metalnanoparticles(copperandsilver)wereusedasef