基于聚多巴胺涂层改性反渗透膜提高抗污染性能

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反渗透膜技术作为一项重要的水处理技术,其应用和发展过程中面临着膜污染问题,研制抗污染反渗透膜是缓解膜污染的重要手段。本文基于功能性聚多巴胺(PDA)涂层,在膜表面上分别引入亲水性聚合物刷和亲水性杀菌物质制备了抗粘附和抗粘附杀菌反渗透膜。
  以聚多巴胺层为中间层,通过2-溴异丁酰溴(BIBB)与多巴胺(DA)反应将该原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂引入到膜表面,进而接枝丙烯酸构建聚丙烯酸刷制备了抗粘附反渗透膜。通过调整DA浓度和BIBB浓度减小固定引发剂对膜渗透性能的影响。聚丙烯酸改性后,膜表面的粗糙度降低,水接触角降低至32.1±1.4°,润湿性/亲水性增强,表面荷负电性更强。ATRP聚合30min后的最优改性膜的通量比未改性膜高27.8%,截留率有所降低。在以牛血清白蛋白(BSA)和溶菌酶为模型污染物的污染实验中,最优改性膜的通量下降率和清洗后通量恢复率均优于未改性膜,展现出良好的抗粘附性能。
  通过简单的振荡法将PDA沉积在在反渗透膜表面后,利用PDA与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)之间强烈的多重氢键作用结合PVP,从而进一步络合杀菌碘(Ⅰ)制备了抗粘附杀菌反渗透膜。与未改性膜相比,PVP-Ⅰ改性膜的表面形貌变化不大,粗糙度增大,而水接触角降低至54.1±1.7°,膜表面的润湿性提高,负电荷减少。与未改性膜相比,改性膜的水通量下降了4.3%,截留率基本保持不变。改性膜对BSA和溶菌酶均表现出良好的抗粘附性能,同时其对大肠杆菌和枯草杆菌的杀灭效果达到了99.9%。
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