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表面光接枝改性聚丙烯腈超滤膜的研究

张颖  
【摘要】: 膜的表面光接枝改性是分离膜功能化的重要方法。针对目前常用的表面光接枝过程操作复杂的缺点,本研究利用高分子的分子设计方法,将光敏性物质直接引入制膜材料中,制成具有感光性的超滤底膜,然后对膜表面进行改性。并将所制备的光接枝改性膜应用于蛋白质的超滤分离中,考察了其对蛋白质的分离性能,以期改善蛋白质超滤过程中膜表面污染现象,为超滤膜在蛋白质分离的工业应用提供一些基础数据。 本研究的主要内容及结果有以下几点: (1)合成了具有光敏性的单体DTCS并将DTCS与丙烯睛共聚合成了高聚物膜材料P(AN-co-DTCS),~1H-NMR和FT-IR的结果证明了所得到产物的结构。用相转化法制备出具有感光性的超滤膜。SEM图像显示所制备的P(AN-co-DTCS)膜具有典型的超滤结构。膜的透过实验表明该膜具有较高的水通量及较好的蛋白质截留性能。质量分数8%、10%、12%铸膜液所制备膜的MWCO分别为1.6×10~5、1.2×10~5和7.3×10~4。 (2)采用表面光接枝技术,对感光性P(AN-co-DTCS)超滤膜进行改性。ATR-FT-IR测定结果证明了膜表面接枝交联层的存在,膜的透过实验证明改性后的P(AN-co-DTCS)超滤膜对BSA具有较高的截留率,其截留分子量分别为:AA接枝改性膜为8.9×10~4,MBAA接枝改性膜为3.3×10~4。考察了光接枝及制膜条件对接枝改性膜性能的影响,结果显示:增加铸膜液浓度,接枝单体浓度,采取适当的接枝时间及对改性后的膜做进一步的热处理均可以提高其对BSA的截留率。 (3)用所制备的基膜、AA接枝改性膜及MBAA接枝改性膜进行了BSA溶液的透过实验。膜通量衰减曲线及污染度的测定定量说明了在BSA溶液透过过程中,三种膜的抗污染性能从大到小依次为MBAA接枝改性膜、AA接枝改性膜和基膜;不同pH值下BSA溶液的透过实验结果表明MBAA接枝改性膜的蛋白质透过性能受pH值影响较小,基膜和AA接枝改性膜受pH值影响较大,特别是在BSA等电点附近膜的通量最小,污染最严重;提高BSA溶液浓度,MBAA接枝改性膜表现出较稳定的溶液通量和截留率,而基膜和AA接枝改性膜则有较明显的通量下降现象;无机盐NaCl的加入能改善三种膜的溶液通量,适当的盐浓度可提高溶液通量,而对截留率则无明显影响;由于浓差极化现象 的存在,膜的通量随操作压力的增大不再呈直线上升而呈曲线变化,在本实验的 操作压力范围内,膜的截留率无明显变化。


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