摘要: 目前全球水污染已经成为当今世界所需面临的重大环境问题之一。这也加快了水处理技术的发展。膜法水处理技术由于其耗能低、见效快、效果好等优点得到了工业界的重视。但是膜污染问题让其在基础投资高的基础上又增加了昂贵的后期维护成本，这也成为了... 展开 目前全球水污染已经成为当今世界所需面临的重大环境问题之一。这也加快了水处理技术的发展。膜法水处理技术由于其耗能低、见效快、效果好等优点得到了工业界的重视。但是膜污染问题让其在基础投资高的基础上又增加了昂贵的后期维护成本，这也成为了制约膜法水处理技术发展的重要因素。如何使用新的方法来降低膜污染，并了解膜污染的机制，已经成为了该研究方向的热点问题。 本文尝试通过膜改性的方法来提高膜的抗污染能力。通过光化学接枝制备聚偏氟乙烯-聚乙二醇（PVDF-g-PEG）复合膜，并对原膜和改性膜进行表征和性能测试。根据扩展的Derjaguin-Landau-verwey-overbeek（XDLVO）理论对改性膜表面和污染物之间的热力学原理进行分析，为膜的抗污染性能提供理论支撑。本研究主要内容如下： （1）本研究提出通过使用光化学接枝的方法将聚乙二醇（PEG）固定在聚偏氟乙烯（PVDF）膜表面的方法，以提高了原有商业聚偏氟乙烯（PVDF）膜本身的性质。通过光引发剂二苯甲酮（BP）在紫外线下能够在膜上产生活性位点，长链亲水性有机物聚乙二醇（PEG）能够成功接枝在膜表面。扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱（XPS）等分析表明了聚乙二醇（PEG）在聚偏氟乙烯（PVDF）膜上的成功接枝。表面亲水性有了显著提高，从原膜到最优膜，水接触角从70°降低到51°。通过光化学接枝改性之后，得到的最优膜在对浓度为20mg/L腐殖酸（HA）溶液时进行循环过滤测试时达到98.2％的通量回收率，在对1g/L牛血清蛋白（BSA）溶液进行循环过滤测试时达到90.1%的通量回收率，在对1g/L的酵母浸出液（YEF）进行循环过滤测试时达到74.85%的通量回收率。此外，考虑到在接枝过程中部分聚乙二醇（PEG）长链可能接枝在膜孔内，这也是造成膜通量下降的重要原因。聚乙二醇（PEG）的长链结构使得其在酸性条件下对pH具有一定的敏感性。 （2）本文对改性膜的抗污染性能的理论机制进行研究。经研究发现，根据扩展的Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（XDLVO）理论可知，膜的抗污染性能提高的根本原因是膜表面的热力学性质的改变和膜表面形貌的改变。在本研究中，基于扩展的Derjaguin-Landau-verwey-overbeek（XDLVO）理论，对改性膜表面和牛血清蛋白（BSA）、腐殖酸（HA）、酵母浸出液（YEF）、污泥等污染物中的热力学原理进行分析，分析表明，膜表面热力学性质的变化和膜表面形态的变化会引发污染物和膜表面两者之间的相互作用能的变化，为膜的抗污染性能提供理论支撑。 收起