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本课题以聚醚砜(PES)混合基质超滤膜的结构和功能设计为主要思路,通过沉浸凝胶法制备了PES混合基质超滤膜,研究了膜的结构、抗污染以及抗菌性能。 PES是一种常用的超滤膜材料,具有良好的热稳定性和机械强度。然而,PES膜的疏水表面很容易吸附水体中的有机污染物,导致膜污染;此外,生物污染是阻碍疏水性超滤膜发展的另一个问题。碳纳米管(CNT)作为一种性能先进的纳米材料,不仅可以高效地传输水分子,还具有良好的抗微生物性能。因此,本课题设计并制备了CNT/PES混合基质超滤膜(CNT/PES-MMM),以期在提高PES超滤膜自身分离渗透性能的同时,赋予膜抗污染和抗菌的特性,开发出一种高性能、耐污染、耐生物侵蚀的PES超滤膜。 为了抑制CNT在溶液中的团聚倾向,而且使CNT具有亲水性的表面,以满足膜结构和功能设计的需要。本课题使用木质素磺酸钠(SLS)通过非共价改性的方法使CNT功能化,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线(EDX)对功能化CNT(f-CNT)进行表征。结果表明,SLS成功包覆在f-CNT的表面,而且在膜成型过程中并未脱落。 本课题采用沉浸凝胶法制备了CNT/PES-MMM,研究了CNT/PES-MMM的分离渗透性能、微观结构、表面亲水性和机械性能,与PES超滤膜相比,CNT/PES-MMM水通量和机械性能明显提高,SEM照片显示,有大量CNT出现在CNT/PES-MMM的表面。当使用f-CNT时,水通量提升更加明显,所有含有f-CNT的混合基质膜都具有亲水性的表面。 本课题考察了CNT/PES-MMM的抗污染性能,牛血清蛋白(BSA)的静态吸附实验表明,含有f-CNT的混合基质膜具有最佳的抗污染能力。动态循环抗污染实验的结果与BSA静态吸附实验的结果一致,而且混合基质膜的抗污染性能随着f-CNT含量的增加而提高。 本课题使用抑菌圈法考察了PES混合基质膜自身的抗菌性能。利用CNT良好的电学性能,本课题设计了一套分离膜/电场协同抗菌实验系统,用于探究低压电场作用下CNT/PES-MMM的抗菌性能,结果表明,CNT/PES-MMM与电场产生了极强的协同抗菌效应,协同抗菌实验进行3小时,大肠杆菌死亡率接近100%。