【摘 要】
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在水处理领域中,膜分离技术具有处理效率高、选择性好、出水水质好等优势,并且常与生物反应器、高级氧化等工艺相结合,具有显著优势。但膜处理工艺在实际运用中不可避免地会产生膜污染,限制其进一步发展。陶瓷膜具有优良的物理、化学稳定性,在水处理领域得到广泛运用。因此课题拟通过对陶瓷膜表面改性,使其获得具有抗污效果的功能层,延长在工艺中的使用寿命。本研究中,以3-氨丙基三甲基硅烷（KH551）与3-缩水甘油基
【基金项目】
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山东省自然科学基金“HMBR 对微污染海水循环养殖水污染物去除机制及膜污染机理研究（ZR2019QEE012）”；
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在水处理领域中,膜分离技术具有处理效率高、选择性好、出水水质好等优势,并且常与生物反应器、高级氧化等工艺相结合,具有显著优势。但膜处理工艺在实际运用中不可避免地会产生膜污染,限制其进一步发展。陶瓷膜具有优良的物理、化学稳定性,在水处理领域得到广泛运用。因此课题拟通过对陶瓷膜表面改性,使其获得具有抗污效果的功能层,延长在工艺中的使用寿命。本研究中,以3-氨丙基三甲基硅烷（KH551）与3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷（KH560）为基体,合成含叔胺基硅氧烷单体3-TAS后负载于陶瓷膜（CM）表面,并在2-溴乙基磺酸钠（SBTS）作用下在膜表面生成季铵盐,制备出季铵盐两性离子复合陶瓷膜,并对膜表面化学组成进行表征,拟利用两性离子所形成的水化层结构产生抗污功能层。实验考察认为使用溶胶-凝胶法,向5%的3-TAS中按Si:H2O=1:1.0加入纯水使其水解缩合所制备改性膜SBTS-Poly-3-TAS-CM为最佳条件,比通量为0.965,接触角为39.412°。通过静态吸附、动态过滤实验考察改性膜形成的季铵盐两性离子功能层对生物、有机污染的抵御作用。在大肠杆菌（E.coli）吸附实验中,SBTS-Poly-3-TAS-CM表面能抑制97.8%的细菌生长。E.coli和酵母溶液的动态过滤实验中,在过滤终点改性后膜通量分别比改性前高8.2%和4.3%,且物理反洗后通量分别高4.8%和21.4%,表现出更好的抗污染性能,Hermia过滤模型拟合结果表明CM截留生物颗粒时易被颗粒堵塞膜孔,而颗粒在SBTS-Poly-3-TAS-CM上则是趋于在表面形成滤饼层。抗有机污染实验中,以静态吸附实验考察改性前后膜对牛血清蛋白（BSA）和溶菌酶（Lysozyme）溶液吸附量,结果表明SBTS-Poly-3-TAS-CM在各p H、各蛋白质浓度下抗吸附性能明显高于CM。提取活性污泥中溶解性微生物产物（SMP）和松散结合的胞外聚合物（LB-EPS）进行动态过滤实验,结果表明SBTS-Poly-3-TAS-CM能保持更高的通量;三维荧光光谱和激光共聚焦显微镜表征结果表明,SBTS-Poly-3-TAS-CM的蛋白、多糖吸附量明显少于CM,表现出较好的抗污染性能。综上所述,CM经两性离子表面改性后制成的SBTS-Poly-3-TAS-CM更不易被生物、有机物粘附,过滤时对比CM也表现出较小的通量衰减率和更高通量恢复率,证明CM接枝季铵盐两性离子功能层后具有更高抗综合污染性能。
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