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膜分离技术是一种以分离膜为核心,对物质进行分离、浓缩和提纯的一门新兴技术,是一种经济、环保、高效的分离手段。目前,聚偏氟乙烯(PVDF)由于化学稳定性好、机械强度大、成膜性能好等优点,成为最受欢迎的膜分离材料之一,但由于其自身的高疏水性、易受蛋白质污染,导致膜使用寿命缩短,更换成本增加,限制了PVDF膜在水处理领域的进一步应用。因而,如何降低膜污染问题成了膜技术研究的热点。亲水性材料和无机纳米材料的引入可显著提高膜性能。氧化石墨烯(GO)碳层表面由于含有丰富的亲水性含氧官能团、比表面积大且具有很强的表面可修饰性,可作为一种理想的亲水性无机添加剂改善膜的性能。全氟磺酸(PFSA)具有优异的耐化学性、热稳定性、机械性能和抗氧化能力,广泛应用于燃料电池、氯碱、催化等方面。PFSA具有亲水性末端磺酸盐离子基团,可以很好地改善PVDF膜的亲水性。本文采用改进的Hummers法制备了GO,通过酯化反应将不同质量比的PFSA接枝到GO上,首次制备了PFSA-g-GO纳米复合材料。然后,采用非溶剂诱导相分离(NIPS)方法,以PVDF为高分子聚合物,不同剂量的PFSA-g-GO纳米复合材料为添加剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVPK30)为致孔剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂配制铸膜液,制备了一系列PVDF/PFSA-g-GO超滤(UF)膜。通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、水接触角等对PFSA-g-GO纳米复合材料和PVDF/PFSA-g-GO膜进行了表征。使用牛血清白蛋白(BSA)和腐殖酸(HA)作为模型系统检测超滤膜分离性能。结果表明,与PVDF膜相比,所构建的PVDF/PFSA-g-GO膜的渗透性和抗污染能力得到了提高。例如,膜M4的纯水通量高达587.4 L/m~2·h(PFSA/GO的质量比为2.5:1,铸膜液中PFSA-g-GO纳米复合物的组分为0.5wt%),是PVDF膜的1.5倍,BSA和HA的截留率分别高达93.9%和79.6%。膜污染后,经过简单的表面清洗,在经历两个周期循环后,与PVDF膜相比,M4膜的通量恢复(FRR)仍然相当高,高达82.3%,比PVDF膜高出17.7%。其次,为了改善膜的结构和性能,使添加的亲水性纳米复合材料在膜中不易脱落,本文采用PEG对GO进行接枝改性,获得亲水性的PEG-g-GO纳米复合材料。然后对PVDF粉末进行Fenton反应制得PVDF-OH,将获得的PEG-g-GO纳米复合材料通过氢键作用接枝到PVDF-OH,获得亲水性的PVDF-OH-PEG-g-GO膜。对所获得的膜进行FT-IR表征,探究了PEG-g-GO纳米复合材料的含量对所获得的PVDF-OH-PEG-g-GO膜的孔隙率和孔径、表面亲水性及渗透性的影响。使用BSA作为模型系统检测膜的分离性能及抗污染性能。结果表明,所制备的膜亲水性、渗透性及抗污染性均得到一定的改善。例如,当PEG-g-GO纳米复合材料含量为0.1wt%时,PVDF-OH-PEG-g-GO膜的接触角较PVDF膜减小,膜的亲水性提高,水通量高达113.8L/m~2·h,是PVDF膜的2.35倍。单纯PVDF膜的FRR为84.7%,添加0.1wt%的PEG-g-GO纳米复合材料后,PVDF-OH-PEG-g-GO膜的FRR高出PVDF膜9.4%。