【摘 要】
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水是生命的源泉,水资源的循环再利用对于生态的发展和人类的生存生活至关重要。社会经济在进步,人类生活质量不断提高,生活污水随之增加,如何进行污水处理,实现美好生活是各个国家都及其关注的问题之一。传统的水净化方法有絮凝、吸附、蒸馏、膜分离法等,其中膜分离法以其能耗少、二次污染小等优势得到了广泛应用。同时,超滤膜（ultrafiltration membrane,UF）作为分离膜技术重要的分支,在生活的
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水是生命的源泉,水资源的循环再利用对于生态的发展和人类的生存生活至关重要。社会经济在进步,人类生活质量不断提高,生活污水随之增加,如何进行污水处理,实现美好生活是各个国家都及其关注的问题之一。传统的水净化方法有絮凝、吸附、蒸馏、膜分离法等,其中膜分离法以其能耗少、二次污染小等优势得到了广泛应用。同时,超滤膜（ultrafiltration membrane,UF）作为分离膜技术重要的分支,在生活的各方面具有极大的应用发展前景。但是,目前商业化应用的超滤膜成本过高,存在着渗透性较低、选择性较少和抗污染能力较弱等缺点,这些缺点与膜材料本身的结构性质紧密相关。本文以聚芳醚酮类材料为膜基底,分别以金属有机框架（Ui O-66-NH2）和Ui O-66-NH2原位生长在氧化石墨烯（graphene oxide,GO）表面合成的复合材料为填料,制备了一系列具有高渗透性、高截留率,强抗污性的复合超滤膜。近几年,金属有机框架（metal-organic frameworks,MOFs）受到了学界广泛地关注,其开放的晶体结构,使得MOFs在物理和化学性质的修饰上具有较高的灵活性。通过修饰的MOFs具有较大的比表面积和较高的孔隙率。本次工作选用MOFs中的Ui O-66-NH2作为填料,利用亲水性基团氨基的存在,有利于提高超滤膜的渗透通量和防污能力。结果表明,随着填料Ui O-66-NH2负载量的增加,复合超滤膜表现出优越的分离性能,膜的亲水性由72.4°下降至55.6°,孔隙率随之增加,复合超滤膜的渗透量明显提高,由初始膜的294.53 L/（m~2h）升至555.5 L/（m~2h）,对于污染物模型BSA的截留可达到97.8%,最大的恢复率为77.4%。PAEK-COOH@Ui O-66-NH2复合超滤膜提高膜了渗透性和选择性,但是抗污染能力较弱。为了制备具有高渗透通量、高截留率和强抗污能力的复合超滤纯膜,在第一个工作的基础上,本次工作采用溶剂热的方法,合成了三明治结构的Ui O-66-NH2@GO,采用共混法制备铸膜液,NIPS法制备混合基质超滤膜,PAEK-COOH中的羧基与Ui O-66-NH2@GO中的氨基相互作用,形成氢键和酰胺键,进一步地促进填料与PAEK-COOH的相容性,大幅提升混合基质超滤膜的稳定性。系统考察了填料加入量对膜性能的影响,研究发现:Ui O-66-NH2@GO填料的引入可有效提高混合基质膜的渗透性与选择性防污性能,当Ui O-66-NH2@GO填料的负载量为0.06 wt.%时,通量高达591.25 L/（m~2h）,同时通量恢复率提高到81.67%,膜的机械性能由2095.12 KPa提高至3469.57 KPa,提高了1.66倍。
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