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膜分离是一种环保、低耗的物理分离方法,近年来被广泛应用于污水处理、气体除尘等诸多领域。聚四氟乙烯(PTFE)膜材料由于其独特的分子结构而具有耐酸、耐碱、耐高低温等优点,可适应于各种过滤环境。但是,由于PTFE膜材料的表面张力低,膜材料的疏水性极强,这导致PTFE膜材料无法被应用于水性液体的分离过滤,因此对PTFE膜材料进行亲水改性已成为膜分离学科的重要课题。本文在学习现有的对PTFE膜材料亲水改性研究的基础上,根据PTFE平板微滤膜的结构和性质,提出在不破坏PTFE膜材料的前提下,采用物理包覆的方法将亲水剂均匀包缠在PTFE平板膜的原纤上,再通过交联工艺使亲水剂与PTFE原纤之间牢固缠结,以达到在PTFE膜表面引入亲水基团的目的,赋予PTFE平板膜持久稳定的亲水性能。通过SEM、FTIR、压汞仪、孔径分析仪、表面接触角仪等研究膜材料的表面形貌、化学结构、膜孔结构、亲水性能等。使用自制的错流装置测定了改性PTFE平板膜的过滤性能和抗蛋白污染性。主要研究内容如下:(1)将聚醋酸乙烯酯(PVAc)溶于无水乙醇,调节溶液p H并控制醇解时间使PVAc部分醇解而不从乙醇中析出,加入戊二醛(GA)作为交联剂、聚乙烯醇-1000(PEG-1000)作为致孔剂,以此为亲水剂。将制得的亲水剂均匀涂覆于PTFE平板膜表面,烘干;再将膜浸没于纯水中,调节溶液pH使其水解,使粘附在PTFE膜表面上的未被醇解的酯基进一步水解为羟基(-OH)。实验结果表明:PTFE原膜孔径分布均匀,孔隙率高,具有清晰的“膜纤-膜孔”结构;经过亲水剂涂覆改性后,平板膜的孔径变小,孔隙率降低。随着PVAc浓度的增加,膜孔径、孔隙率和表面接触角均减小,纯水通量先增加后减小;GA交联PVAc链段上的-OH能提高亲水剂在PTFE膜纤上的结合牢度。最佳亲水实验条件为:PVAc浓度45 g·L-1,醇解时间30 min,GA浓度6 g·L-1,PEG浓度30 g·L-1,水解时间150 min。改性膜表面含有-OH;平板膜的表面水接触角由135.6°下降为58.7°;改性膜的初始纯水通量为272.1 kg·m-2·h-1,具有较好的亲水持久性;对陶瓷切割废水的浊度去除率为99.55%;亲水膜能有效降低牛血清蛋白对PTFE平板膜的污染。(2)将醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚物(PMV)溶于无水乙醇,调节溶液pH使其充分醇解,加入GA作为交联剂、PEG-1000作为致孔剂,以此为亲水剂并均匀涂覆在PTFE平板膜表面。实验结果表明:未改性的PTFE平板膜具有清晰的“膜纤-膜孔”结构,膜孔分布均匀,孔隙率较高;亲水改性后,PTFE平板膜的膜纤变粗,节点增大,膜孔变小,局部出现亲水剂堆积的现象。随着PMV浓度的增加,改性膜的孔径、孔隙率和接触角均减小,纯水通量先增加后减小;GA与醇解PMV得到的-OH交联可以提高亲水剂与PTFE平板膜膜纤结合的牢度。最佳实验条件为:PMV浓度20 g·L-1,醇解时间120 min,GA浓度9 g·L-1,PEG浓度40 g·L-1。改性膜表面含有-OH、-COOH等亲水基团;平板膜的表面水接触角由135.2°下降为61.5°;亲水膜的初始纯水通量为260 kg·m-2·h-1;改性膜具有较好的亲水持久性;对陶瓷切割废水的浊度去除率为98.53%;制得的亲水膜能有效减少牛血清蛋白对PTFE平板膜的污染。