载银埃洛石纳米管/聚醚砜抗菌超滤膜的制备及表征

摘要

目前所使用的超滤膜大多不具备抗菌性能,在使用过程中,膜极易受到细菌的侵害而造成生物污染,导致膜的渗透性能降低,严重影响膜的使用效率和寿命。本论文针对上述问题,选择埃洛石纳米管(HNTs)为载体,通过一定的方法负载上纳米银,然后将其作为抗菌剂和聚醚砜(PES)共混制各杂化抗菌超滤膜,以提高膜的抗生物污染性能。具体研究内容如下:
　　 (1)HNTs/PES杂化超滤膜的制备及性能研究:以PES为膜材料,以HNTs为亲水性添加剂,制备了不同HNTs含量的超滤膜,考察了HNTs的加入对膜的分离性能、亲水性、微观结构及表面形貌的影响,实验结果表明:添加HNTs后膜的亲水性得到改善,随着HNTs含量的增加,膜的纯水通量随之增大,而膜对PEG20000的截留率却变化不大,具有较好的截留效果;从扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)结果可以看出,HNTs的加入改善了膜中指状孔的贯通性,使膜上表面的皮层变薄,同时还降低了膜表面的粗糙度,有望提高膜抗污染的能力。因此,HNTs可以作为亲水改性的材料,并且在提高膜的纯水通量方面效果显著。
　　 (2)CS-HNTs-Ag/PES杂化抗菌超滤膜的制备及性能研究:利用壳聚糖(CS)对HNTs进行表面改性,然后再负载上纳米银,最终制得了不同添加剂含量的CS-PINTs-Ag/PES杂化抗菌超滤膜,并考察了CS-HNTs-Ag的加入对膜各项性能的影响。利用红外(FTIR)、热重(TG)及透射电镜(TEM)等技术对改性前后的HNTs进行了表征分析,结果表明改性成功进行,HNTS表面确实有纳米银存在。膜的超滤实验结果表明,CS-HNTs-Ag的加入使膜的纯水通量成倍增加,虽然膜的截留率略有下降,但仍具有较好的截留性能。从扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)结果可以看出,添加CS-HNTs-Ag和添加HNTS的膜具有类似的微观结构和表面形貌。抗菌实验结果表明,改性后的膜对大肠杆菌及金葡菌均具有较好的抗菌性,对两种细菌的抑菌率分别为94.0％和92.6%。
　　 (3)P4VP-HNTs-Ag/PES杂化抗菌超滤膜的制备及性能研究:通过一系列反应将聚4-乙烯基吡啶(P4VP)接枝在HNTs表面,并负载上纳米银,最终制得了不同添加剂含量的P4VP-HNTs-Ag/PES杂化抗菌超滤膜,并考察了P4VP-HNTs-Ag的加入对膜各项性能的影响。利用FTIR、TG及TEM等技术对改性前后的HNTs进行了表征分析,结果表明改性成功进行,HNTs表面确实有纳米银存在。实验结果表明,此种改性方法制备的膜具有和CS-HNTs-Ag/PES膜相似的微观结构及表面形貌,同时具有相似的分离性能变化规律,但抗菌结果表明,此种方法制得的膜具有更好的抗菌性能,对大肠杆菌及金葡菌的抑菌率均接近100%。
　　 通过上述研究,以期将埃洛石纳米管的特殊性能与膜分离的优势相结合,拓展它们在水处理领域的应用。