高分子超滤膜表面接枝氨基酸两性离子的研究

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聚醚砜(PES)与聚偏氟乙烯(PVDF)是常用的超滤膜,但在实际应用中,面临易污染、通量小等问题,因此对其进行亲水化改性可以提高综合性能。本论文通过在PES和PVDF超滤膜表面接枝一系列的氨基酸制备氨基酸两性离子PES超滤膜和氨基酸两性离子PVDF超滤膜,并进一步的研究其抗污性能和分离性能。  首先,采用相转化法制备了PES/PGMA共混超滤膜,进一步利用一系列氨基酸中的α-氨基与环氧基发生开环反应,将氨基酸两性离子接枝到膜表面。采用全反射衰减红外光谱(ATR/FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、接触角测试仪、扫描电子显微镜(SEM)、等对PES超滤膜表面结构进行了分析。结果表明,氨基酸成功接枝到PES膜表面,导致水接触角下降,亲水性提高,而超滤膜的表面孔结构无明显变化。溶菌酶(LYS)和牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白,分析了接枝氨基酸前后PES膜的蛋白粘附量。结果表明,接枝氨基酸之后PES超滤膜抗蛋白粘附性能显著提高。以BSA作模型蛋白时,酸性氨基酸两性离子PES超滤膜的抗蛋白粘附性能最好,以LYS作模型蛋白时,碱性氨基酸两性离子PES超滤膜抗蛋白粘附性能最好。采用超滤膜测量仪分析了水通量的变化。结果显示,接枝氨基酸之后PES超滤膜的纯水通量和水通量恢复率显著提高,蛋白截留率降低。  其次,通过环氧开环反应成功制备了氨基酸两性离子PVDF超滤膜。通过X射线能谱分析仪(EDS)、SEM等分析PVDF膜的表面结构。结果表明,氨基酸成功接枝到PVDF膜表面,从而使水接触角下降,亲水性提高,而接枝过程对超滤膜的表面孔结构无明显影响。LYS和BSA为模型蛋白,对氨基酸接枝前后PVDF膜的蛋白吸附量进行分析。结果表明,接枝氨基酸之后PVDF超滤膜抗蛋白粘附性能显著提高。通过超滤膜测量仪对水通量的变化进行分析。结果显示,接枝氨基酸之后PVDF超滤膜的纯水通量和水通量恢复率显著提高,蛋白截留率降低。  最后,采用氦气(He)低压等离子体引发聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)接枝到PES超滤膜表面,进一步将氨基酸两性离子结合到膜表面。采用ATR/FTIR、SEM等对超滤膜表面结构进行了分析。结果表明,氨基酸成功接枝到PES膜表面,导致水接触角下降,亲水性提高,而超滤膜的表面孔结构无明显变化。BSA和LYS为模型蛋白,分析了接枝氨基酸前后PES膜的蛋白粘附量。结果表明,接枝氨基酸之后PES超滤膜的抗蛋白粘附性能显著提高。采用超滤膜测量仪分析了水通量的变化。结果显示,接枝氨基酸之后PES超滤膜的纯水通量和水通量恢复率显著提高,蛋白截留率降低。
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