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《华南理工大学》 2017年
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负载纳米银聚酰胺纳滤膜的制备及其分离壳聚糖酶解液的研究

朱子沛  
【摘要】:膜分离作为一种新型的分离技术得到迅速的发展,在水处理、气体分离、浓缩提取等领域得到了广泛的应用。由于膜表面易吸附微生物而造成微生物污染,进而降低膜分离性能和使用寿命。为解决膜微生物污染问题,提高纳滤膜的抗菌能力,本文在膜表面进行纳米银的负载,通过界面聚合法制备了负载纳米银的聚酰胺纳滤膜,并利用制备的纳滤膜进行了壳聚糖酶解液分离的研究,论文研究结果如下:1.负载纳米银SPES聚酰胺纳滤膜的制备。以浓硫酸为磺化剂对聚醚砜(PES)进行磺化,制备磺化聚醚砜(SPES),并以SPES为成膜材料制备了SPES超滤膜。通过磺酸基与Ag+配位作用和Vc还原能力,将纳米银负载在SPES超滤膜上,制备负载纳米银的超滤膜SPES-Ag,再分别以均苯三甲酰氯(TMC)和间苯二胺(PDA)为油相单体和水相单体,以SPES-Ag超滤膜为底膜,通过界面聚合法制备聚酰胺(PA)纳滤膜SPES-Ag/PA。当SPES的磺化度为0.268时,SPES超滤膜的水通量为477.2 L.m-2.h-1,对牛血清蛋白(BSA)截留率为95.1%。由于纳米银的负载,SPES-Ag超滤膜对大肠杆菌、假单胞菌、金黄色葡萄球菌的抗菌分别达到97.7%,98.3%,95.7%。通过界面聚合后的SPES-Ag/PA纳滤膜,其抗菌能力略有降低(大肠杆菌、假单胞菌、金黄色葡萄球菌的抗菌分别为86.7%,90.3%,87.7%),但抗菌持久性得到极大的延长(30天增加至150天),纳滤膜对MgCl2、MgSO4的截留率达到了80%。2.负载纳米银PES/SPES/SPEEK聚酰胺纳滤膜的制备。先以PES和SPES为成膜材料,制备不同PES/SPES比例的PES/SPES超滤膜,再添加不同质量分数的磺化聚醚醚酮(SPEEK),制备PES/SPES/SPEEK超滤膜。以PES/SPES/SPEEK为底膜,进行纳米银的负载,并通过界面聚合法制备PES/SPES/SPEEK-Ag/PA纳滤膜。当PES/SPES=50/50时,相比PES膜,PES/SPES膜的水接触角降低了25.4%,水通量增加了46.6%。SPEEK的加入能提高滤膜的亲水性能和机械性能,改善膜的表面结构。当SPEEK的添加量为4%时,滤膜的拉伸应变提高了161.7%,最大应力可达到9.11 Mpa。PES/SPES/SPEEK-Ag超滤膜表面的纳米银负载更加均匀,分散性更好,对大肠杆菌、假单胞菌和金黄色葡萄球菌的抗菌能力分别为96.6%,96.3%,95.6%。PES/SPES/SPEEK-Ag/PA纳滤膜对大肠杆菌、假单胞菌和金黄色葡萄球菌的抗菌能力分别为87.7%,84.0%,80.0%。PA层形成网络状的交联结构,纳滤膜的孔径更小,一方面提高了PES/SPES/SPEEK-Ag聚酰胺纳滤膜的截留性能,MgCl2、MgSO4的截留率达到86%,另一方面更好的包埋了纳米银,延缓了纳米银的释放速率,纳滤膜的抗菌持久性提高至170天以上。3.PES/SPES/SPEEK-Ag/PA纳滤膜分离纯化壳聚糖酶解液的研究。采用壳聚糖酶对壳聚糖进行酶解,控制一定的酶解条件,得到聚合度为2~7的壳寡糖混合物。采用自制的PES/SPES/SPEEK-Ag/PA纳滤膜对壳聚糖酶解产物进行分离纯化。PES/SPES/SPEEK-Ag/PA纳滤膜能透过1~3糖,对5~6糖有着良好的浓缩效果,对4~6糖的得率为23.54%。纳滤膜经常规清洗之后通量恢复率达到90.4%,具有良好的抗污染能力。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ051.893

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