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膜生物膜反应器(Membrane Biofilm Reactor,MBfR)是将高效膜曝气与生物处理相结合的一种新型水污染控制技术,在MBfR中,膜作为氧气传质及生物膜附着的双重载体,其氧气传质性能、稳定性能、耐污染性能、生物亲和性能等对系统的快速启动及稳定运行具有至关重要的作用,目前适用于MBfR的商品化膜尚不多见。论文针对MBfR研究中疏水性微孔膜供氧能力不足、耐污染性较差等问题,在课题组前期研究的基础上,以多巴胺(Dopamine,DOPA)为单体,利用自聚合法对课题组自制疏水性PVDF中空纤维微孔膜进行表面改性,采用响应曲面法以氧传质性能为主要评价指标优化表面改性条件,结果表明:通过投加氧化剂高碘酸钠(S),可加速聚多巴胺(Poly-Dopamine,PDA)在膜表面上的沉积速率,大大缩短涂覆时间。当最佳表面改性条件DOPA浓度0.85 g/L,n(S):n(DOPA)=1.5,涂覆时间6 h,热处理温度40 ℃C时,多巴胺改性膜具有与PVDF原膜相似的机械性能;其氧气传质特性显著优于原膜,氧总转移系数(KLa)提高至原膜的2.14倍(由0.78× 10-2 min-1提高至1.67× 10-2 min-1),此外膜表面静态接触角及形貌监测结果表明,改性膜表面亲水性提高(接触角自原膜76.7 °降至36.3 °),粗糙度增加(由190.33 A增加至355.91 A)。通过投加氧化剂S,可以加速DOPA的自聚合氧化过程,提高PDA在膜表面的沉积速率,提高PDA聚合层在膜表面的均匀性、稳定性及多巴胺改性膜的化学稳定性,在极性溶液丙酮、强酸(HC1 pH1.0)、强碱(NaOHpH13.0)三种极端环境中,通过投加氧化剂S,PDA聚合层的稳定性分别提高了 96.5%,85.1%与48.8%。此外,最佳表面改性条件下多巴胺改性膜化学稳定性实验表明,多巴胺改性膜在极性溶液丙酮、强酸(HC1 pH1.0)、强碱(NaOHpH13.0)三种极端环境及纯水pH7.0常规使用环境中巴胺改性膜具有较好的化学稳定性,但耐碱性较弱。以牛血清白蛋白(BSA)、腐殖酸(HA)、海藻酸钠(SA)为典型污染物,结合XDLVO理论评价原膜、改性膜与三种污染物及污染物之间在不同pH值(pH 4.0、7.0、10.0)下界面相互作用。实验表明,在pH为4.0的条件下,三种污染物与原膜之间的界面作用能均为负值,表现为吸引力;随pH升高,作用能逐渐增大至正值,表明随着pH的升高,污染物与膜之间的排斥力逐渐增大,从而减缓膜污染,改性膜抗污染性能优于原膜,SA在膜上的吸附量最多,HA其次,BSA最少。通过膜污染实验证明,XDLVO理论的预测与污染实验具有很好的相关性,可以应用在MBfR系统膜污染机制研究。