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《浙江理工大学》 2011年
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双重响应性材料对芳香聚酰胺膜的表面修饰

刘雪松  
【摘要】:芳香聚酰胺反渗透复合膜(APA-RO-TFC)是目前应用最广的反渗透膜,膜表面特性如表面亲水性和表面电荷等,不仅影响膜的分离性能,而且还影响着膜的抗污染性能。表面改性是目前调控聚酰胺反渗透复合膜表面微结构、分离性能、抗污染性能以及清洗效率的重要手段之一,而利用表面改性开发高性能的抗污染反渗透膜则是目前研究的热点。 本文中我们以具有环境温度、pH双重响应特性的亲水性N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物(P(NIPAm-co-AAc))为功能修饰材料,通过溶液涂覆方法对芳香聚酰胺反渗透复合膜进行表面功能化修饰,并对复合膜表面特性、分离性能、抗污染性能以及清洗性能等进行了研究。首先我们通过溶液自由基聚合制备了具有环境温度、pH敏感的亲水性N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸系列共聚物(P(NIPAm-co-AAc)),并研究了其结构的可控性和低临界溶解温度(LCST)的影响因素。然后通过溶液涂覆方法将P(NIPAm-co-AAc)均匀涂覆于聚酰胺反渗透复合膜表面,研究了表面修饰对改性复合膜表面特性的影响规律。最后采用错流渗透实验,研究了表面修饰对改性复合膜的分离性能以及对不同污染物的抗污染和清洗性能的影响规律。研究结果可概括如下: (1)通过溶液自由基聚合方法,以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)和丙烯酸(AAc)为共聚单体,可成功制备具有环境温度、pH双重响应特性的共聚物P(NIPAm-co-AAc)。通过调节聚合反应体系的单体投料比,可有效实现对功能材料P(NIPAm-co-AAc)组成的调控。功能材料P(NIPAm-co-AAc)的低临界溶解温度(LCST)随聚合物中亲水组分丙烯酸含量的增加而升高,通过调节共聚物组成,可制备具有特定LCST值的共聚物。同时,溶液pH将影响功能材料P(NIPAm-co-AAc)的LCST值,随着溶液pH的增大,共聚物的LCST值升高,而且对于不同组成的共聚物,这种影响作用的程度是不同的。溶液中无机盐的存在也将改变共聚物的LCST值,随着盐含量的增加,LCST值降低。 (2)稀溶液浸涂工艺可将功能材料P(NIPAm-co-AAc)涂覆在芳香聚酰胺反渗透复合膜表面,实现对聚酰胺反渗透复合膜表面的功能化改性,且功能层能牢固沉积在复合膜表面。经功能材料P(NIPAm-co-AAc)修饰后,芳香聚酰胺反渗透复合膜的表面特性如表面形貌、表面亲水性和表面电荷等都发生了不同程度的变化。功能材料P(NIPAm-co-AAc)在复合膜表面的沉积将改变复合膜表面形貌,改性膜表面形貌呈现出均一化和节—结形态,且经高浓度共聚物溶液浸涂改性后,膜表面粗糙度呈下降趋势。由于功能材料P(NIPAm-co-AAc)具有亲水性,表面改性可显著提高复合膜的表面亲水性,随着改性共聚物中亲水组分AAc含量的增加,改性膜表面的亲水性提升,浸涂溶液中共聚物浓度的增加也会促进改性膜表面亲水性的提升,而当浸涂溶液浓度增加到一定值后,改性膜表面的亲水性趋于恒定。因此,通过调节共聚物中亲水组分AAc的含量以及浸涂溶液中共聚物的浓度可实现对芳香聚酰胺膜表面亲水性的调控。 表面涂覆功能材料P(NIPAm-co-AAc)将改变聚酰胺复合膜的表面荷电特性,在低pH值(pH3.0)时,表面改性使复合膜表面荷较多的正电荷,而在中性和碱性溶液中,表面改性则使膜表面荷更多的负电荷。 此外,表面改性还将赋予复合膜表面可逆的温敏特性,改性膜表面亲水性的温度敏感特性与涂层聚合物中亲水组分丙烯酸含量有关,随着涂层共聚物中亲水组分丙烯酸含量的增加,改性膜表面发生亲疏水转变的温度上升。改性膜片经高于改性材料LCST的温度热处理再恢复至室温后,其表面亲水性与未经高温处理的改性膜片十分接近。 (3)表面改性将影响复合膜的分离特性。表面改性对复合膜纯水通量的影响受膜表面亲水性与渗透阻力的共同作用。当表面亲水性提高而带来的纯水通量增加值大于由于渗透阻力增大而导致的纯水通量下降值时,改性膜的纯水渗透通量将大于未改性膜。在中性条件下,表面改性将降低复合膜的NaCl渗透系数,随着改性共聚物中丙烯酸含量的增加和改性溶液浓度的增加,改性膜表面的羧酸根离子(COO-)的含量也增加,改性膜对Cl-离子的Donnan排斥作用因此增大,改性膜对NaCl的截留作用增强,改性膜的NaCl渗透系数下降。 浸涂溶液pH影响共聚物在膜表面的沉积量,进而影响改性膜的渗透通量和NaCl渗透系数。当改性浓度相同时,在改性液pH=4.2时,膜表面沉积的P(NIPAm-co-AAc)量最多,膜表面亲水性最高,膜通量最大。同时,对于相同组成的共聚物,此时改性膜表面的羧酸根离子(COO-)的含量也是最多,膜对Cl-离子的Donnan排斥作用最强,改性膜对NaCl的截留性能最好。 当料液pH=2.0时,相比于未改性膜,改性膜的MgCl2渗透系数较低,且P(NIPAm-3AAc)涂覆改性膜对MgCl2的截留性能高于P(NIPAm-5AAc)涂覆改性膜。而当料液pH=9.0时,改性膜对NaCl和Na2S04的截留率比未改性膜高,且P(NIPAm-5AAc)涂覆改性膜的NaCl和Na2S04渗透系数低于P(NIPAm-3AAc)涂覆改性膜。 改性复合膜表面亲水性的可逆温度响应特性将影响复合膜的纯水通量。在料液温度低于改性材料的LCST时,改性膜的纯水通量大于未改性膜,且随着温度的升高,表面亲水性减小,改性膜与未改性膜的通量差值减小;而当温度高于改性材料的LCST时,改性膜的纯水通量小于未改性膜。 (4)表面改性将提高芳香聚酰胺膜反渗透复合膜对牛血清蛋白(BSA)、十二烷基硫酸钠(SDS)、腐植酸的抗污染性能。当料液pH=7.0时,改性膜表面更强的亲水性和膜表面与BSA分子间更强的静电排斥作用,能够有效地降低BSA在复合膜表面的沉积,使得改性膜具有较强的抗BSA污染性能。同时,当料液为中性溶液时,改性膜表面较高的负电性也将有效减轻SDS、腐植酸在膜表面的吸附,使得改性膜具有较强的抗SDS、腐植酸污染性能。 表面改性可有效提高污染膜的清洗效率。当清洗温度高于涂层材料的LCST时,由于涂层材料分子形态由舒展状态转变为线团结构,使得改性膜表面的污染层结构变得较为疏松,改性膜表面的污染物较容易被洗脱,膜通量能够得到很好的恢复。
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB383.2

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 史海营;李瑞霞;吴大诚;;N-异丙基丙烯酰胺高分子水凝胶研究进展[J];广东化工;2006年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 周礼;具有温度敏感性的N-异丙基丙烯酰胺基共聚物的合成与性能研究[D];四川大学;2006年
【共引文献】
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1 黄显怀,霍守亮;膜污染及其控制方法研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年01期
2 杜运平;秦清;徐浩;陈文文;陶林;;膜分离技术制备板栗苞单宁的研究[J];安徽农业科学;2011年11期
3 罗明;;二氧化钛光催化复合膜材料研究[J];安徽科技学院学报;2007年01期
4 王晏山,张洪林;活性炭吸附和膜分离技术在水处理中的应用比较[J];北方环境;2004年04期
5 蒋波;王丽萍;华素兰;张传义;;MBR膜污染形成机理及控制[J];环境科学与管理;2006年01期
6 张新妙,王湛,刘美;死端微滤通量预测模型的研究进展[J];北京工业大学学报;2005年02期
7 冷云飞;潘凯;原涛;曹兵;;聚砜超滤膜的表面化学改性[J];北京化工大学学报(自然科学版);2009年03期
8 唐橙橙;贠延滨;毛建成;于兰哲;王丽华;;聚砜/聚丙烯腈共混超滤膜性能研究[J];北京林业大学学报;2010年04期
9 李广武,张忠诚,郑淑娟;不锈钢表面着色工艺研究[J];表面技术;2004年05期
10 吴翠玲,李新平,秦胜利,陈立红;NMMO工艺纤维素膜结构与性能的研究[J];包装工程;2005年02期
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1 隋燕;钱英;彭跃莲;叶晓;刘淑秀;刘燕;潘力军;;PVC/PVB共混膜相容性研究[A];中国膜科学与技术报告会论文集[C];2003年
2 侯立安;左莉;刘晓敏;袁长安;郭坤敏;;纳滤和离子交换组合工艺去除模拟核及生物毒剂废水的试验研究[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
3 商盈;彭跃莲;王阳;孙娜;;耐污染超滤膜的研究[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
4 许振良;;膜分离技术在石油化工领域中的应用[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
5 胡晓宇;肖长发;安树林;;聚偏氟乙烯/聚氨酯共混膜结构与性能研究[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
6 刘慧英;赵宝龙;张国清;张建波;;超滤工艺处理海水的研究[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
7 肖钟如;苗文海;尹中升;施伟;韩东;;低压膜法氢气回收技术在辽化炼油厂的应用[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
8 杨庆峰;;卷式反渗透膜器缺陷的在线诊断方法和检测仪[A];第4届全国医药行业膜分离技术应用研讨会论文集[C];2007年
9 涂丛慧;王晓琳;;纳滤膜的分离机理及其在医药产品分离纯化中的应用[A];第4届全国医药行业膜分离技术应用研讨会论文集[C];2007年
10 陈海珍;;聚酯中纳米二氧化钛添加工艺的研究[A];铜牛杯第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2009年
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1 马准;磺化聚醚砜纳滤膜荷电机理的动电法分析及其截留性能预测[D];中国海洋大学;2010年
2 代正伟;聚丙烯分离膜的亲水化[D];浙江大学;2010年
3 仰云峰;聚丙烯微孔膜的表面亲水化及其抗污染性能研究[D];浙江大学;2010年
4 韩俊南;杂萘联苯聚芳醚砜中空纤维纳滤膜的研究[D];大连理工大学;2011年
5 尼姝丽;餐厨垃圾制沼及膜法沼气提纯一体化系统设计及理论研究[D];东北林业大学;2011年
6 苗博龙;关节腔注射用温敏性凝胶药物缓释制剂研究[D];北京协和医学院;2011年
7 杨加志;细菌纤维素杂化纳米材料的制备及性能研究[D];南京理工大学;2011年
8 周麒麟;炭黑的紫外线吸收剂接枝改性及其对聚对苯二甲酸乙二醇酯抗紫外性能及光稳定性的研究[D];华东理工大学;2011年
9 党奇峰;低温超大孔温敏水凝胶的制备、生物相容性及其作为对虾类淋巴细胞3D培养体系的可行性研究[D];中国海洋大学;2011年
10 邢锴;膜生物反应器—反渗透组合系统中的膜污染研究[D];天津大学;2010年
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1 刘国庆;甲基丙烯酸甲酯光聚合立构规整度研究[D];南昌航空大学;2010年
2 邬迪华;芳香聚酰胺复合膜的表面温敏性修饰[D];浙江理工大学;2010年
3 曾庆云;四甲基氢氧化铵合成工艺条件研究[D];郑州大学;2010年
4 徐晓静;新型螺旋膜组件及其在水处理中的应用研究[D];大连理工大学;2010年
5 薛玉华;快速响应性敏感大孔水凝胶的制备及其溶胀性能研究[D];中国海洋大学;2010年
6 段晓杰;纳滤膜的荷电性能及对盐水溶液体系的截留机理研究[D];中国海洋大学;2010年
7 潘振江;集成膜技术深度处理油田采油废水研究[D];中国海洋大学;2010年
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10 侯红江;改性大豆分离蛋白可降解材料研制及其降解性研究[D];河南工业大学;2010年
【二级参考文献】
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1 伊敏,张晓东,李军,马晓民,哈鸿飞;温敏聚合物的辐射合成及其对水溶液中低浓Au~(3+)的浓集研究[J];辐射研究与辐射工艺学报;1996年04期
2 郭睿威,鹿现栋,方道斌;温敏两亲性接枝物PAM-g-PNIPAm的合成及表征[J];高等学校化学学报;2003年07期
3 周啸,何其维;N-异丙基丙烯酰胺温度敏感性水凝胶相转变动力学研究及其应用[J];高分子学报;1992年01期
4 曾宏波,李耀邦,张昊宇,王晓工;N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸胆甾醇酯共聚物研究[J];高分子学报;2004年03期
5 金曼蓉,吴长发,张桂英,刘培毅,侯薇;聚N-烷基丙烯酰胺类凝胶及其温敏特性[J];高分子学报;1995年03期
6 祝黔江,陶朱,马培华,刘敏;N-烷基取代丙烯酰胺共聚体系热敏性质研究[J];高分子学报;1997年05期
7 史向阳,吴世康,孙曹民;疏水化修饰的聚N-异丙基丙烯酰胺高分子的水溶液性质研究[J];高分子学报;1999年02期
8 黄健,王晓琳,陈秀珍,余学海;聚(N-异丙基丙烯酰胺)的体积相转变及在分离领域中的应用研究[J];高分子材料科学与工程;2001年06期
9 曾钫,刘新星,童真;NIPA/DMAA共聚物及其水溶液相转变温度的研究[J];高分子材料科学与工程;1997年05期
10 陶朱,马培华,刘敏;透明-白浊热可逆型高聚物及其应用前景[J];高分子通报;1995年01期
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1 邵明;;改性膜的开发应用[J];中国氯碱;1989年06期
2 严仲明;SM-2津膜与SM-1加膜运行性能的比较[J];中国氯碱;1997年01期
3 王海芳;王连军;于文敦;李健生;孙秀云;;改性聚偏氟乙烯膜的性能表征[J];应用基础与工程科学学报;2005年S1期
4 尹艳红;王辉;刘玉霞;杨书廷;;聚丙烯微孔膜的亲水改性研究进展[J];化学世界;2008年01期
5 陈雅姝;黄征青;;耐污染聚醚砜超滤膜的研究进展[J];化工新型材料;2011年03期
6 ;包装用塑料复合薄膜[J];塑料科技;1977年01期
7 张佩琴,蔡邦肖;溶剂改性聚酰胺膜的研究[J];水处理技术;2005年06期
8 张裕卿,丁健,王榕树;聚砜-Al_2O_3复合膜的制备及表征[J];天津理工学院学报;1999年04期
9 李宏建,彭景翠,颜永红,向建南;多孔硅镶嵌正丁胺/激光染料复合膜的荧光谱[J];物理化学学报;2000年05期
10 ;“双鹤”投产非PVC复合膜软袋[J];聚氯乙烯;2001年02期
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1 黄金峰;张晓青;夏钟福;王飞鹏;;FEP和PTFE复合膜的制备及压电性的研究[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年
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3 刘安然;石高全;;磺化石墨烯与聚吡咯复合膜的电化学沉积[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
4 刘富;左丹英;操建华;朱宝库;徐又一;;有机/无机支撑复合膜的制备与应用[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
5 孔明;董云杉;李戈扬;;Zr-Si-N纳米晶复合膜的生长结构[A];2005年全国电子显微学会议论文集[C];2005年
6 高会元;林跃生;李永丹;张宝泉;;Pd-Cu合金复合膜的制备与表征[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年
7 薛双喜;王浩;杨辅军;王君安;曹歆;WY Cheung;SP Wong;;(CoPt/Ag)_n纳米复合膜的结构与磁性[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
8 桑商斌;黄可龙;李晓刚;王显;;磷酸锆(ZrP)/Nafion1135复合膜的制备及导电性能研究[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
9 董云杉;孔明;李戈扬;;Ti-Si-N纳米晶复合膜微结构的TEM观察[A];2005年全国电子显微学会议论文集[C];2005年
10 薛双喜;王浩;杨辅军;王君安;曹歆;WY Cheung;SP Wong;;(CoPt/Ag)_n纳米复合膜的结构与磁性[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
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1 记者 王城;包装用复合膜、袋国家标准九月一日起实施[N];中国食品报;2008年
2 驻福建记者 庄则平 特约记者 林圳勇 通讯员 黄刚毅;中日起草《铝及铝合金阳极氧化复合膜》国际标准提案[N];中国建材报;2007年
3 周强;我国包装用复合膜、袋通则类国家标准引起关注[N];中国包装报;2008年
4 李;山东全面推行食盐复合膜小包装[N];中国包装报;2002年
5 姚文;药品包装用复合膜的特点[N];中国包装报;2009年
6 科讯;药品包装用复合膜的发展趋势[N];中国包装报;2003年
7 廖启忠;药品包装用复合膜在技术上的要求[N];中国包装报;2004年
8 心雨;软包装油墨的发展[N];中国包装报;2003年
9 铝包;复合膜在我国医药软包装中的应用[N];中国包装报;2005年
10 ;复合膜的透气性测试[N];中国包装报;2005年
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1 曹峥;环境响应性聚合物材料的制备、表征及应用[D];浙江大学;2011年
2 赵趱;温度响应性高分子的多层膜的组装和可控溶解[D];吉林大学;2012年
3 王頔;响应性聚合物的合成、组装动力学过程及应用[D];中国科学技术大学;2011年
4 刘洋;羊毛角蛋白原纤增强同质复合膜的制备与表征[D];东华大学;2011年
5 潘福生;超薄复合膜的理性设计、结构调控及脱湿性能研究[D];天津大学;2009年
6 王枢;抗污染油水分离复合膜制备及分离性能研究[D];四川大学;2004年
7 王闻宇;聚偏氟乙烯智能膜的制备及其性能研究[D];天津工业大学;2006年
8 黄鹤;透湿性可控的智能聚合物薄膜的制备与表征[D];东华大学;2009年
9 何智兵;有机/无机多层复合膜的制备及光电性能研究[D];浙江大学;2004年
10 郑浩铨;基于配位键的介孔二氧化硅材料pH响应性药物释放体系[D];上海交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘雪松;双重响应性材料对芳香聚酰胺膜的表面修饰[D];浙江理工大学;2011年
2 邬迪华;芳香聚酰胺复合膜的表面温敏性修饰[D];浙江理工大学;2010年
3 刘富强;质子交换膜燃料电池复合膜的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2002年
4 彭志平;壳聚糖、甲壳素/聚氨酯复合材料的研究[D];湘潭大学;2004年
5 王禹慧;铝合金表面耐蚀亲水性涂膜的制备及其性能研究[D];北京化工大学;2005年
6 谢振威;中空纤维复合膜分离氢气的实验研究[D];天津大学;2005年
7 陈炅;聚苯胺复合导电涂层研究[D];中国工程物理研究院;2006年
8 崔倩;静电自组装法制备复合分离膜[D];郑州大学;2007年
9 张华林;羊毛角蛋白羧甲基壳聚糖复合膜的制备及性能研究[D];四川大学;2007年
10 缪丽娜;中空纤维担载无机分离膜的制备和表征[D];南京理工大学;2004年
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