聚乳酸抗污染超滤膜的制备及性能研究

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1、聚乳酸抗污染超滤膜的制备及性能研究FabricationandPerformanceofPoly(L-lacticacid)AntifoulingUltrafiltrationMembrane一级学科：化学工程与技术学科专业：化学工程研究生：王保玉指导教师：姜斌研究员天津大学化工学院2017年5月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。与我一同工作的同志对本

2、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：年月日我是爱天大的！！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2万方数据摘要淡水资源的短缺与污染和不可再生自然资源的枯竭已经对人类社会的可持续发展形成

3、巨大的挑战。为了人类社会的可持续发展，必须大力开发先进的水处理技术和利用可替代的再生资源。因此，利用可再生资源，制备新型、绿色、环保、高效的分离膜既是社会发展的现实需求又是技术发展的必然选择。本论文旨在利用生物基高分子材料聚乳酸（PLLA）制备可替代的超滤膜，期望得到高性能和抗污染的聚乳酸超滤膜。本文主要从以下两个方面开展研究工作：一方面，通过优化制膜的工艺条件，调控聚乳酸膜的结构，改善聚乳酸基膜的性能；另一方面，针对聚乳酸膜疏水的缺点，应用多种方法对膜进行亲水改性，提高聚乳酸膜的抗污性能，满足实际应用的需要。主要研究内容如下：首先，对聚乳酸超滤膜制

4、备的基本工艺条件进行初步优化。重点研究溶剂、铸膜液浓度和溶剂蒸发时间等因素对膜结构和性能的影响。通过一系列实验，确定二元混合溶剂的组合及其配比，并揭示膜结构与制膜工艺条件的内在联系。总之，应用二元混合溶剂制备聚乳酸超滤膜，能够有效调控膜结构，优化膜性能。其次，以表面活性剂吐温80（Tween80）作为制备聚乳酸膜的致孔剂，重点研究Tween80的添加量对膜结构、分离性能、抗污性能和机械性能的影响，从而优化Tween80的添加量，揭示Tween80的致孔机理，Tween80的致孔机理源于其在热力学和动力学层面上形成的协同效应。因此，Tween80能够显

5、著提高聚乳酸膜的纯水通量。再次，通过在铸膜液中引入无机纳米粒子二氧化钛（TiO2），制备聚乳酸/二氧化钛（PLLA/TiO2）杂化膜，对聚乳酸膜表面进行亲水改性。重点研究TiO2纳米粒子在聚乳酸杂化膜表面的分布，杂化膜的热稳定性、结构、亲水性、分离性能和抗污性能。研究结果表明：TiO2能够有效地提高杂化膜的热稳定性、调控膜的结构和性能，显著提高膜的亲水性。与聚乳酸原膜相比，PLLA/TiO2杂化膜展现出较好的抗污性能和可重复利用性。最后，通过在铸膜液中添加有机纳米粒子聚苯胺（PANI），制备聚乳酸/聚苯胺（PLLA/PANI）复合膜，对聚乳酸膜进行亲

6、水改性。重点研究PANI有机纳米粒子在复合膜表面的分布，复合膜的膜结构、亲水性、分离性能和抗污性能。实验结果表明：PANI能够有效调控复合膜的结构和性能，显著提高膜的亲水性。与聚乳酸原膜相比，PLLA/PANI复合膜具有较好的抗污性能。关键词：聚乳酸，超滤膜，混合溶剂，吐温80，无机杂化膜，有机复合膜I万方数据ABSTRACTWiththerisingdemandforfreshwaterresourceanddecliningavailabilityoffossilresources,itiscrucialtodevelopadvancedwate

7、rtreatmenttechnologyandmakeuseofrenewablebioticresourcesforthesustainabledevelopmentofhumansociety.Poly(L-lacticacid)(PLLA)attractsextensiveattentionasonekindofpromisingbiopolymersbecauseofitsrenewabilityandbiodegradability.Herein,PLLAwasfirstlymadeintoultrafiltationmembranetor

8、eplacesometraditionalpolymerbasedonfossilresources.Thi