预处理对聚多巴胺改性聚丙烯微滤膜性能影响研究

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1、第35卷第1期膜科学与技术V01．35No．12015年2月MEMBRANESCIENCEANDTECHN0IYFeb-2015预处理对聚多巴胺改性聚丙烯微滤膜性能影响研究周蓉，任鹏飞，徐志康(浙江大学高分子科学与工程学系高分子合成与功能构造教育部重点实验室，杭州310027)摘要：分别采用等离子体及乙醇浸润法对微滤膜进行预处理以改善聚多巴胺对聚丙烯微滤膜表面及孔道的改性效果，并对比了两种方法对聚多巴胺沉积量、膜纯水通量及表面形貌的影响．沉积密度和水通量测试表明，相对于等离子体法，乙醇预浸润法可以更好地改善聚多巴胺在微孔膜内的沉积行为．表面衰减全反射红外(ATR／FT—IR)、

2、X射线光电子能谱(XPS)和场发射扫描电镜(FESEM)结果证实聚多巴胺可有效改性乙醇预浸润膜．能量色散X射线光谱(EDX)分析显示聚多巴胺完整且均匀地分布于膜孔道中．改性膜在为期27天的测试中表现出了较好的稳定性．此外，动态蛋白过滤实验表明，改性后膜的抗污染性能得到显著提升．关键词：聚多巴胺；聚丙烯微孔膜；乙醇浸润预处理；等离子体预处理中图分类号：TQO28．8文献标志码：A文章编号：1007—8924(2015)01—0056—08doi：10．16159／j．cnki．issnl007—8924．2015．01．010膜表面亲水改性一直以来是膜科学领域的研究巴胺改性膜的抗

3、污染性能做了大量的研究．然而许热点之一．近年来，基于贻贝仿生的聚多巴胺涂层受多研究表明，聚多巴胺沉积往往对纯水通量的提高到了研究者们的普遍关注[1]．作为一种常见的“生没有帮助r1]，这是因为聚多巴胺沉积过程中生成物胶水”，多巴胺能够在碱性条件下自发聚合，形成的聚集体可能堵塞膜孔，尽管膜表面的亲水性有所的聚多巴胺具有粘附性强、适用范围广以及易于后提高，但膜孔缩小会导致通量降低．另一方面，聚丙功能化等优点，因而被广泛地用作膜表面改性剂．聚烯和聚四氟乙烯等聚合物疏水，在沉积过程中膜表多巴胺在基材表面的沉积一般包括多巴胺氧化、自面往往附着有气泡，难以被沉积液浸润．同时，膜孔聚以及聚集

4、体形成三个过程[3]，其与无机基底的吸内吸附的空气也阻碍了多巴胺在其内部的沉积，最附主要通过配位作用和氢键作用实现L4]，而对于带终影响改性效果．有极性基团的有机表面则以氢键甚至共价连接为为此，我们采用两种方法即等离子体和乙醇浸主[5]．传统的膜材料多为非极性聚合物，聚多巴胺在润法对聚丙烯微孔膜(MPPM)进行预处理，期望改这种非极性表面的吸附机理尚不明确，一般认为由善聚多巴胺在膜表面特别是膜孔内部的沉积行为，7c一7c和疏水相互作用主导_6]．减少沉积时间，提高亲水改性效果．本文对比了上述聚乙烯L7]、聚丙烯_8]、聚四氟乙烯_g等常见成膜两种方法对聚多巴胺沉积量和MPPM纯

5、水通量的聚合物表面能较低，化学惰性强，较难实现高效均匀影响，有望为聚多巴胺改性聚合物分离膜提供指导．的表面改性．而多巴胺能够均匀沉积并在这些膜的1实验部分表面自聚，形成聚多巴胺涂层，有效提高膜的亲水性．朱利平等[10]较早利用多巴胺对不同基材的分离1．1试剂和仪器膜进行亲水改性，此后Freeman[u。]等人也对聚多MPPM(平均孔径o．2m，孔隙率8Oo／4)由德收稿日期：2014—03—07；修改稿收到日期：2014—08—05基金项目：国家自然科学基金资助课题(50933006)第一作者简介：周蓉(1989一)，女，江苏省盐城市人，硕士生，主要从事膜材料改性及性能研究．*

6、通讯作者，E-mail：xuzk@zju．edu．cn第1期周蓉等：预处理对聚多巴胺改性聚丙烯微滤膜性能影响研究·57·国Membrana有限公司生产；多巴胺盐酸盐，99，1．4膜形貌与结构表征美国AerosOrganics公司；牛血清白蛋白(BSA)、生1．4．1表面衰减全反射红外光谱分析(A]、R／Fr一)物纯，上海伯奥生物科技有限公司；无水乙醇、丙酮、ATR／FT-IR的穿透深度在1m左右，被广分析纯，国药集团化学试剂有限公司；三羟甲基氨基泛用于检测薄膜材料的化学组成变化．本文采用甲烷(Tris)、生物纯、国药集团化学试剂有限公司；Nicolet6700傅里叶红外光谱仪测

7、试改性前后的膜高纯氩(99．99)，杭州今工气体站；超纯水，18．2表面化学结构．MQ·cm，法国ELGAPurelabClassicUF超纯水1．4．2X射线光电子能谱分析(XPS)仪制备．采用美国PerkinElmer公司的PHI一5000CES-Nicolet6700衰减全反射／傅里叶红外光谱仪，CAsystem对改性前后的膜表面元素进行定性及定美国ThemoFisher公司；PHI一5000CX射线光电量分析．采样条件为：铝靶(Ka，一1486．6eV)，X子能谱分析仪，美国Perk