抗生物污染芳香聚酰胺复合反渗透膜的制备及其性能研究

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1、抗生物污染芳香聚酰胺复合反渗透膜的制备及其性能研究Preparationandperformancesofanti-biofoulingaromaticpolyamidecompositereverseosmosismembranes学科专业：化学工程作者姓名：董晨曦指导教师：王志教授天津大学化工学院二零一七年五月万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工

2、作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据万方数据摘要反渗透膜分离技术作为高效、低能耗的脱盐手段，已经广泛地应用于海水、苦咸水淡化以及废水资

3、源化等水处理领域。然而反渗透膜在使用过程中极易受到生物污染。膜生物污染会造成膜性能不可逆下降，增加反渗透工程的运行成本与应用难度，严重制约反渗透膜分离技术的推广应用。为解决此问题，本文制备了新型的抗生物污染反渗透膜，在不牺牲膜选择透过性能的前提下，有效提高了膜的抗生物污染性能。采用绿色的表面原位改性的方法，将银纳米粒子引入到反渗透膜表面，提高膜的抗生物污染性能。首先在商品芳香聚酰胺复合反渗透膜表面沉积以三氯化铁（FeCl3）、单宁酸（TA）、和聚乙烯亚胺（PEI）三种化合物交联络合而成的TA-Fe-PEI超薄中间层；然后利用中间层表面酚羟基直接还原银氨溶液，将银纳

4、米粒子原位负载到膜表面，制备出TA-Fe-PEI/Ag改性反渗透膜。与未改性膜相比，TA-Fe-PEI/Ag改性膜的渗透通量和截留率都得到提高。抗生物污染实验表明，TA-Fe-PEI/Ag改性膜与枯草杆菌和大肠杆菌接触后，膜面细菌死亡率均接近100%，即改性膜具有优异的抗生物污染性能。银纳米粒子稳定性实验证明银纳米粒子被稳定地负载于反渗透膜表面。采用二次界面聚合法，将胍基阳离子聚合物引入到反渗透膜表面，提高膜的抗生物污染性能。首先，以含有活泼氨基的聚合物聚乙烯胺（PVAm）和双氰胺为原料，制备出以PVAm为聚合物骨架，以聚合物侧链双胍基为抗菌功能基团的阳离子聚合物

5、—双胍基化聚乙烯胺（PVAmG）；然后采用间苯二胺（MPD）与均苯三甲酰氯（TMC）一次界面聚合制备初生芳香聚酰胺复合反渗透膜，通过PVAmG侧链的伯氨基与初生反渗透膜表面的酰氯基团进行二次界面聚合反应，将PVAmG引入到反渗透膜表面，制备出PVAmG改性反渗透膜。改性前后膜的渗透通量与截留率基本保持不变。抗菌实验结果显示，PVAmG改性膜与枯草杆菌和大肠杆菌接触后，膜面细菌死亡率均接近99.9%，即改性膜表现出优异的广谱抗菌性能。关键词：反渗透膜；银纳米粒子；双胍基化聚乙烯胺；抗生物污染；表面改性I万方数据II万方数据ABSTRACTAsoneofthemost

6、energy-efficientdesalinationmethods,reverseosmosis(RO)membranetechnologyhasbeenwidelyusedinthefiledofwatertreatmentsuchaswaterpurification,seawaterandbrackishwaterdesalination.However,ROmembranesarepronetoseverebiofouling,whichleadstotheirreversibledecreaseofmembraneperformance,andhen

7、ceincreasesthecostandapplicationdifficultyofROmembraneseparationprocess.Asaresult,theapplicationofROseparationtechnologywillbeseriouslyrestricted.Tosolvethisproblem,wepreparednovelanti-biofoulingROmembraeswithoutthesacrificeofpermselectivity.Agreenapproachwasdevelopedtoinsituimmobiliz

8、esilv