聚多巴胺Ag复合纳米粒子改性聚醚砜（PES）超滤膜结构及性能研究(2)

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1绪论1

1.1研究背景..1

1.2膜分离技术概述..1

1.3超滤..2

1.3.1超滤技术的发展历史2

1.3.2超滤技术的应用3

1.3.4膜污染6

1.3.5膜改性7

1.4课题的提出及研究思路10

1.4.1课题的提出..10

1.4.2研究思路..11

2实验部分..11

2.1试剂与药品12

2.2实验设备13

2.3PDA纳米粒子及PDA/Ag复合纳米粒子的制备...14

2.4复合膜的制备14

2.5表征16

2.5.1PDA/Ag粒子的表征...16

2.5.2扫描电子显微镜（SEM）.16

2.5.3红外光谱仪（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）.16

2.5.4热重分析..17

2.5.5接触角..17

2.5.6过滤性能评价..17

2.5.7抗污染性能评价..18

2.5.8抗菌性能评价..19

2.5.9Ag纳米粒子负载量和流失量的测定19

3结果与讨论..20

3.1PDA/Ag粒子的表征.20

3.2扫描电子显微镜（SEM）...21

3.3红外光谱仪（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）...23

3.4膜的热重分析23

3.5接触角24

3.6过滤性能25

3.7抗污染性能26

3.7.1抗有机污染..26

3.7.2抗生物污染..27

3.8Ag纳米粒子负载量和流失量..28

4结论与展望..30

4.1结论30

4.2展望31

致谢32

参考文献33

1 绪论
1.1 研究背景当今世界水资源面临的主要问题是淡水资源占地球水总储量比重小，淡水资源分布不均，淡水需求日益增长，水污染导致水质恶化和水环境破坏，地下水位下降与水质变坏等[1, 2]。世界缺水，我国贫水[3]。依据 2015 年环境公报指出，全国 423 条主要河流、62 座重点湖泊（水库）的 968 个国控地表水监测断面（点位）开展了水质监测，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ类水质断面分别占3.4%、30.4%、29.3%、20.9%、6.8%、9.2%，29 个地级及以上城市开展了集中式饮用水水源地水质监测，取水总量为 332.55 亿吨，达标水量为 319.89 亿吨，占 96.2%。4896 个地下水监测点位中，水质为优良级的监测点比例为 10.8%，良好级的监测点比例为25.9%，较好级的监测点比例为 1.8%，较差级的监测点比例为 45.4%，极差级的监测点比例为 16.1%[4]。这些数据都表明我国水质虽较往年有所好转，但仍存在水体污染的问题。因此，迫切需要新型技术来应对淡水资源稀缺、水污染严重等问题。膜分离技术应时代的需要而出现，应该说这是膜分离技术发展的最重要的因素，最强大的推动力。
1.2 膜分离技术概述膜分离技术指的是不同大小分子的多组分物质在通过分离膜时，实现选择性分离的技术，分离膜是一种半透膜，膜壁上布满小孔，根据孔径的大小可将分离膜分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）和反渗透膜（RO）等，膜分离一般采用错流过滤方式，膜评价时也用到死端过滤方式。膜分离过程一般无相态变化，能耗极低，操作温度多数为常温，无化学变化，是典型的物理分离过程，具有选择性好、投资低、设备简单占地少、适应性强无污染、节能高效等特点，可减少产品流失，提高产品得率并避免污染环境，膜性能具有可调控性、可专一配膜等。因此，欧盟将膜分离技术列为 9 个优先发展的课题之一，并提出“在 21 世纪的多数工业中，膜分离技术扮演着战略角色”[5]。与传统的分离技术相比，膜分离技术最大的优势在于其分离的高效率。最近几年来，膜分离获得了非常令人瞩目的迅速发展，已经被广泛地应用于国民经济的各个部门，在清洁生产、节能降耗和循环经济中发挥着重要作用。由于膜分离过程一般在常温或温度不太高的条件下进行操作，既能使有效成分损失极少，达到节约能耗的目的，又能适用于热敏性物料的处理，因而在食品加工、医药和生物制品工业（如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩等）备受欢迎，同时有其独特的适用性[6-14]。在一系列膜分离技术中，超滤过程因其不发生“相”的变化，能耗较低，工作温度在常温附件，很少需要维护，操作十分简便，可靠度很高，过程规模以及处理能力可在很大范围内变化，分离系数较大故而高效，设备体积比较小，占地较少等明显特点和操作压力低，泵与管对材料要求不高等特点，已经获得了十分广泛的应用[15]。近十年来，随着人们环保意识的增强与对分离要求的提高，超滤技术作为高效、低能耗、高精度、低污染的分离技术，将会有更快的发展以及更广泛深入的应用，这是毋庸置疑的。