论文部分内容阅读
聚醚砜（PES）作为一种性能优异的膜材料,近年来被广泛地应用于膜分离过程。但由于PES的疏水性,在膜分离过程中容易造成膜污染。针对聚醚砜膜抗污染性差的缺点,目前研究者通常采取对材料及膜的共混改性来解决问题。季铵盐高聚物作为一种常用的有机抗菌剂,具有缓释、长效、低毒、安全的抗菌性能,并且杀菌高效快速,化学稳定性好,容易加工。本课题首先制备了一种可聚合性季铵盐,然后采用自由基共聚的方法使其与丙烯腈发生共聚制备出一种高分子季铵盐类抗菌剂:季铵盐—丙烯腈共聚物（PQA-co-AN）;然后研究了PQA-co-AN/PES共混体系的相容性和共混溶液的流变性;最后选用DMAC/H2O体系为凝固浴,采用浸没相转化法成功制得PQA-co-AN/PES共混高分子膜,并讨论了铸膜液条件和制膜工艺对共混膜力学性能、抗菌性能、水通量、孔隙率及截留率的影响。相容性研究首先从热力学角度预测了PQA-co—AN/PES共混体系可能具有部分相容性,再利用偏光显微镜观察、稀溶液粘度测定和扫描电镜观察分析证实了两者具有部分相容性,且当两相含量接近时相容性变差。流变学研究结果表明,PQA-co-AN/PES共混溶液属于切力变稀流体,非牛顿指数随溶液浓度的增加而减小,随着溶液温度的升高而增大,随着PQA-co-AN含量的增大而减小。铸膜条件与膜结构和性能的关系的研究结果表明,膜的结构和性能是铸膜液浓度、预蒸发时间、凝固浴条件等诸多因素共同影响的结果。随着铸膜液浓度的上升,共混膜的水通量和孔隙率呈现总体下降的趋势,而对BSA截留率则呈现总体上升的趋势;随着PQA-co-AN含量的增加,共混膜的水通量和孔隙率呈现先减小后增大的趋势,对BSA截留率整体趋势变大,在w（PQA-co-AN）=1.5%处,共混膜的水通量和孔隙率有一极小值;随着预蒸发时间的增加,共混膜的水通量先减小后增大,对BSA截留率先增大后减小,孔隙率变化不大,在预蒸发时间为40s处,共混膜水通量达到极小值,对BSA截留率达到极大值;随着凝固浴中DMAC含量的增加,共混膜的水通量和孔隙率下降,而对BSA截留率上升;随着凝固浴温度的上升,共混膜的水通量和孔隙率都呈上升趋势,而对BSA截留率则下降;扫描电镜图片所示的共混膜结构变化和以上共混膜性能变化相互一致。力学测试表明,随着PQA-co-AN含量的增加,共混膜的断裂强度和断裂伸长率逐渐降低;抗菌性能测试显示,共混膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能优于聚醚砜膜,并且随着PQA-co- AN含量的增加而增强。本文的工作是一种试验性的探索工作,可为PQA-co-AN/PES共混抗菌中空纤维膜的制备提供理论参考。