【摘 要】
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膜分离技术被广泛应用于海水淡化、城市污水和工业废水处理以及生物医学等许多领域。纳滤膜作为分离膜的一员,在实际运行过程中面临严重的生物污染问题,微生物在膜表面附着生长会导致膜孔的堵塞,造成渗透通量和分离性能的下降。如果采用活性氯消杀以防止和抑制膜生物污染,则会造成活性层聚酰胺键断裂,导致膜结构受损与性能丧失。近年来,纳米材料的兴起对新型抗菌复合膜的发展起到了重要的推动作用。其中,银纳米颗粒（Ag N
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膜分离技术被广泛应用于海水淡化、城市污水和工业废水处理以及生物医学等许多领域。纳滤膜作为分离膜的一员,在实际运行过程中面临严重的生物污染问题,微生物在膜表面附着生长会导致膜孔的堵塞,造成渗透通量和分离性能的下降。如果采用活性氯消杀以防止和抑制膜生物污染,则会造成活性层聚酰胺键断裂,导致膜结构受损与性能丧失。近年来,纳米材料的兴起对新型抗菌复合膜的发展起到了重要的推动作用。其中,银纳米颗粒（Ag NPs）由于具有优良的亲水性和抗菌性受到了特别的关注,但Ag NPs复合纳滤膜依然受到制备方法繁琐、不环保等问题的困扰。因此,发展新的Ag NPs复合纳滤膜的制备方法显得尤为重要。本研究通过绿色温和的光还原技术将纳米银材料负载于分离膜上,制备具有抗菌性的薄层复合纳滤膜。通过一系列的表征和测试手段,观察了复合膜的微观形貌结构,探究了制备条件对复合膜渗透通量和脱盐率的影响,并系统考察了复合膜抑菌性、耐污染性以及银的释放行为。具体研究内容如下:（1）薄层复合纳滤膜超薄皮层光还原沉积纳米银。利用哌嗪（PIP）水相溶液和均苯三甲酰氯（TMC）正己烷溶液在聚砜（PSF）超滤膜表面发生界面聚合反应,制备出薄层复合（TFC）纳滤膜。以二苯甲酮为光引发剂,紫外光为辐射源,将溶液中的Ag NO3还原为Ag NPs,并附着于TFC纳滤膜超薄皮层表面,制备出具有良好抗菌性能的TFC-Ag复合纳滤膜。采用材料表征和性能测试手段,系统考察了复合膜的微观结构、亲水性、抗菌耐污染性、渗透及分离性能。表征结果表明Ag NPs均匀分布于复合纳滤膜超薄皮层上,Ag NPs的引入未破坏复合膜表面的化学结构;TFC-Ag复合纳滤膜对Na2SO4的截留率高于94%,Ag NPs的引入使得纯水通量由43.15 L·m-2·h-1提升至85.79 L·m-2·h-1,水接触角也由77.4°下降至40.2°,TFC-Ag复合纳滤膜表面亲水性显著优于未被银负载的TFC纳滤膜;TFC-Ag复合纳滤膜对大肠杆菌的抑制率高达96.06%,通量恢复率由52.31%提升至72.49%,表明Ag NPs的引入取得了良好的抗菌耐污性能。（2）薄层复合纳滤膜支撑层光还原沉积纳米银。在聚砜超滤膜表面原位光化学沉积Ag NPs,制备PSF-Ag多孔支撑层,并以PIP和TMC作为两相单体进行界面聚合反应生成聚酰胺分离层,构建了以Ag NPs为中间层的纳米薄层复合纳滤膜（TFNi-Ag）。结果表明,光化学还原可在聚砜超滤膜表面负载大量Ag NPs,且不影响聚酰胺分离层与PSF超滤膜之间的结合;此外,Ag NPs在聚砜超滤膜上的附着增加了表界面的粗糙度,使得Ag NPs作为中间层可在聚砜支撑层与聚酰胺分离层之间构筑大量空腔结构,空腔结构的存在显著增加了分离层的有效过滤面积,从而提升膜的渗透性能;Ag NPs中间层的引入使得纯水渗透通量提升了37.35%,且没有影响纳滤膜的截留性能,TFNi-Ag纳滤膜对Na2SO4的截留率仍高达97.56%;TFNi-Ag复合纳滤膜对大肠杆菌的抑菌率可达86.26%,以牛血清蛋白为目标污染物进行耐污性能测试,Ag NPs中间插层使薄层复合纳滤膜通量恢复率由52.31%提升至86.65%。
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