磺酸甜菜堿-硅氧烷型兩性離子化學和涂層改性PVDF微孔膜對腐殖酸和蛋白質污染的分析

摘要：由于聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜疏水,易形成表面及孔污染,本文采用一步涂層(涂層膜)或者羥基化-接枝交聯法(化學交聯膜),在膜孔表面引入磺酸甜菜堿-硅氧烷型兩性離子, 3-(三甲氧基硅烷)丙氨基-丙烷-1-磺酸,提高PVDF微濾膜耐污染性.接枝兩性離子后膜的接觸角下降為零,而涂層膜接觸角僅略降低.但是交聯膜及涂層膜的純水通量均提升為原膜2倍左右.在處理腐殖酸(HA)溶液時,交聯膜和涂層膜的穩定通量提高了70%~90%.而過濾牛血清蛋白(BSA)溶液時,兩種膜的穩定通量與原膜接近.采用阻力模型和Hermia模型分析了污染機理.結果表明,兩性離子改性后較好地耐腐殖酸污染,但是對蛋白質耐污染較差.表面電位分析表明,腐殖酸高負電性被改性膜表面排斥是膜耐污染重要原因;而蛋白質弱負電性和與膜表面其他相互作用,以及蛋白質之間優先作用,導致易于吸附,覆蓋膜表面,兩性離子改性優勢無法表現出來.本文科學分析了兩性離子耐污染的優勢和劣勢,為表面改性膜的實際應用提供了數據和方法.