【摘 要】
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聚合物超滤膜材料具有良好的机械性能、成膜性以及化学稳定性等优点,得到了广泛的应用。但目前超滤膜材料也存在亲水性差、渗透性能低、膜表面污染严重等问题,严重的限制了超滤技术的发展与应用。为了解决以上问题,研究人员通常将膜材料的表面性质和膜结构作为研究重点。本文将具有亲水性的含羧基聚芳醚酮（PAEK-COOH）聚合物与聚醚砜（PES）聚合物共混提高膜的渗透性能,又将PAEK-COOH和聚乙烯亚胺-氧化石
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聚合物超滤膜材料具有良好的机械性能、成膜性以及化学稳定性等优点,得到了广泛的应用。但目前超滤膜材料也存在亲水性差、渗透性能低、膜表面污染严重等问题,严重的限制了超滤技术的发展与应用。为了解决以上问题,研究人员通常将膜材料的表面性质和膜结构作为研究重点。本文将具有亲水性的含羧基聚芳醚酮（PAEK-COOH）聚合物与聚醚砜（PES）聚合物共混提高膜的渗透性能,又将PAEK-COOH和聚乙烯亚胺-氧化石墨烯（PEI-GO）添加剂共混,改善共混膜的表面性能和微观结构,从而制备出具有良好渗透性能、高截留率和强抗污染性能的超滤膜。本文从分子结构设计出发,合成具有亲水性的含羧基聚芳醚酮聚合物。将不同比例的PAEK-COOH与PES共混作为膜基材,通过非溶剂致相分离（NIPS）法制备出一系列PAEK-COOH/PES共混超滤膜,结果表明,由于亲水性PAEK-COOH聚合物加入膜基材,PAEK-COOH/PES共混超滤膜的亲水性和孔隙率得到了提高,进而共混膜的渗透性能和抗污染性能有所提升。当PAEK-COOH/PES的质量比为3:7时,对应的共混膜具有良好的综合性能。相比于纯PES膜,共混膜的水接触角从85.8±1.5°下降到66.9±2.0°,孔隙率从57.82±3.2%提高到76.42%±1.9%。共混膜的纯水通量为238.6±1.9 L/（m~2h）,是纯聚醚砜超滤膜的1.3倍,BSA截留率和通量恢复率分别为92.1±0.9%和77.0±1.5%。PAEK-COOH/PES共混超滤膜渗透性能得到了一定提升,但降低膜的截留性能。为了打破渗透性能和截留率之间的“trade-off”效应,即保证高截留率的条件下得到具有良好渗透性能的超滤膜材料。在上一章的基础上,通过化学改性的方法,制备出聚乙烯亚胺改性氧化石墨烯（PEI-GO）的亲水性添加剂。添加剂PEI-GO中氨基和PAEK-COOH中羧基之间存在氢键作用,提高了添加剂在膜基质中的稳定性。将亲水性的PEI-GO添加到PAEK-COOH中,通过NIPS法制备出不同比例的PAEK-COOH/PEI-GO混合基质膜,其水接触角从73.03±1.5°降低到58.13±1.5°,孔隙率从81.8±8.6%升高到87.2±4.4%。当PEI-GO含量为1 wt%时,混合基质膜展现出最优异的超滤性能,其截留率提高到99.9±0.02%,纯水通量为340.0±17.1 L/（m~2h）,通量恢复率为79.82%,切割分子量由276.6 KDa（纯PAEK-COOH膜）降低到234.9 KDa。
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