膜分离技术,尤其是超滤膜分离,作为一种新兴的分离技术,具有设备简单、环境友好,使用维护成本低等优点,目前已经在生物制药、污水处理、食品加工等领域得到广泛的应用。然而,在实际应用中,超滤膜的使用必然会伴随着膜污染的问题。膜污染是在超滤过程中,大分子的污染物在膜表面和孔道里的沉积。因为污染物质为疏水性物质,为了解决膜污染的问题,我们对膜材料进行化学改性,改善其亲水性能,从而提升其抗污染能力。首先使用氧化反应和席夫碱反应两步法制备抗污染的膜材料。将醋酸纤维素通过高碘酸钠氧化反应制备得到醋酸纤维素二醛,在与多巴胺通过席夫碱反应,制备得到醋酸纤维素2,3位修饰多巴胺(CA-2,3-DA)材料,并通过相转化法制得亲水性的CA-2,3-DA抗污染超滤膜。使用傅里叶变换红外光谱FTIR、核磁共振氢谱1H NMR分析确定了CA-2,3-DA的化学组成和结构,使用热重分析TGA测试其热稳定性,使用乌氏粘度计测试其成膜性能。对于CA-2,3-DA超滤膜,使用扫描电镜SEM表征其微观形貌,使用静态蛋白质吸附和循环超滤实验测试其超滤性能。具体结果如下,CA-2,3-DA膜的蛋白质吸附量仅有21.5 μg/cm2,约为CA膜的一半,水通量为167.3 L/m2h,蛋白质截留率为92.5%。在循环超滤实验中,当水通量趋于稳定之后,在第三个超滤中,CA-2,3-DA膜的水通量回复率高达96.0%。这些结果表明,CA-2,3-DA膜具有良好的亲水性能和抗污染能力,并在长时间的超滤实验中保持了良好的稳定性。由于氧化反应会导致醋酸纤维素力学性能的下降。因此,又使用了氯化反应和取代反应两步法制备多巴胺修饰醋酸纤维素材料。醋酸纤维素与对甲苯磺酰氯之间发生氯化反应,生成对甲苯磺酰醋酸纤维素,所得产物再与多巴胺反应,制得醋酸纤维素6位修饰多巴胺(CA-6-DA)材料,并使用非溶剂诱导相分离(NIPS)工艺制备CA-6-DA膜。CA-6-DA材料的化学结构通过FTIR和1H NMR进行了证实。通过TGA验证了其耐热性能。通过SEM测试,CA-6-DA膜呈现出典型的超滤膜结构,致密的表层和指状大孔的支撑层,且其支撑层更加粗大。水接触角测试表明,CA-6-DA膜的表面能较高,具有更好的亲水性能。分离试验和超滤实验的结果表明,CA-6-DA膜具有良好的分离与抗污染性能,其水通量为181.2 L/m2h,经过三循环后水通量回复率仍然能达到115.7 L/m2h。这些结果表明,在超滤过程中所附着的污染物多为可逆污染物,可以通过水力进行清洗,具有良好的通量恢复性能。以上结果表明,CA-2,3-DA和CA-6-DA超滤膜具有优异的性能,证明了使用化学改性制备高性能膜材料的可行性,为大规模制备抗污染超滤膜提供了新的思路,具有广泛的应用前景。