發(fā)布時間：2018-07-16 18:04

【摘要】：生物垢一般是指水系統(tǒng)中的微生物及其代謝物與泥沙等雜質(zhì)在固液界面上所形成的生物質(zhì)。在生物醫(yī)學(xué)、食品包裝、水凈化處理和海洋工業(yè)等領(lǐng)域,由于生物垢的產(chǎn)生,往往對設(shè)備或基材造成污染進(jìn)而產(chǎn)生不良影響�？构覆牧�,即能夠阻礙生物垢吸附或者直接殺滅生物垢的材料,通常是通過基材表面處理的方法制備抗垢涂層。近年來,隨著人們對抗垢機理的深入認(rèn)識,除對抗垢涂層化學(xué)組份進(jìn)行探索外,基材表面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究也成為一個重要的研究領(lǐng)域。本文主要研究內(nèi)容如下：1.借助于掩模在玻璃基材表面制備了三種具有不同抗垢機理的聚合物條紋型涂層,三種聚合物分別為聚甲基丙烯酰乙基磺基甜菜堿(poly-M1),聚甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(poly-M2),聚丙烯酸十三氟辛酯(poly-M3)。通過調(diào)整掩模寬度,進(jìn)而改變涂層條紋間距。文中通過全反射紅外分析,X射線光電子能譜分析對涂層的化學(xué)組分進(jìn)行了驗證,并通過掃描電鏡和原子力顯微鏡對涂層的條紋形貌進(jìn)行了表征。2.通過三種生物垢吸附試驗表征了涂層的抗垢效果,分別是熒光標(biāo)記的牛血清蛋白吸附試驗,大腸桿菌吸附試驗和L929小鼠成纖細(xì)胞吸附試驗,主要考察了涂層化學(xué)成份和條紋寬度對生物垢吸附的影響。3.通過數(shù)學(xué)幾何建模的方式,構(gòu)建了一個細(xì)胞吸附模型,并通過固體吸附相關(guān)的基礎(chǔ)理論,得到了一個與細(xì)胞吸附量相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù)。本文的主要結(jié)論如下：1.利用光聚合與掩模相結(jié)合的方法可以成功地將聚合物涂層固化在基材表面,并通過掩模圖案來控制聚合物涂層的物理結(jié)構(gòu)。2.三種涂層均可以提高玻璃的表面抗垢性能,若表面上有條紋,則涂層的抗垢性能同時受到條紋尺寸和生物垢尺寸共同的影響。3.將本文中建立的細(xì)胞模型所得到的函數(shù)通過Matlab軟件與細(xì)胞吸附量的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,擬合度較高,對此類細(xì)胞在條紋表面吸附的實驗具有一定的參考意義。
[Abstract]:Biofilm usually refers to biomass formed on the solid-liquid interface between microorganisms and their metabolites and sediment in water system. In the fields of biomedicine, food packaging, water purification and marine industry, the pollution of equipment or substrates is often caused by the formation of biofilm. Antifouling material, that is, the material which can hinder the adsorption of biological scale or directly kill the scale, is usually prepared by surface treatment of substrate. In recent years, with the deep understanding of anti-scaling mechanism, in addition to the exploration of the chemical components of anti-fouling coating, the study of the topological structure of the substrate surface has become an important research field. The main contents of this paper are as follows: 1. Three kinds of polymer stripe coatings with different anti-scaling mechanisms were prepared on the glass substrate by means of mask. Three kinds of polymers were poly-M1, poly-M2 and poly-M3, respectively. By adjusting the width of the mask, the stripe spacing of the coating is changed. The chemical composition of the coating was verified by total reflectance infrared analysis (TIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The stripe morphology of the coating was characterized by scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). The antifouling effect of the coating was characterized by three kinds of bio-scale adsorption tests: fluorescence labeled bovine serum protein adsorption test, Escherichia coli adsorption test and L929 mouse fibroblast adsorption test. The effects of chemical composition and stripe width of the coating on the biosorption of biofilm were investigated. In this paper, a cell adsorption model is constructed by means of mathematical geometry modeling, and a mathematical function related to cell adsorption is obtained through the basic theory of solid adsorption. The main conclusions of this paper are as follows: 1: 1. The polymer coating can be successfully solidified on the substrate surface by the combination of photopolymerization and mask, and the physical structure of the polymer coating can be controlled by mask pattern. All three coatings can improve the anti-scaling performance of glass surface. If there are stripes on the surface, the anti-fouling performance of the coating is affected by both the stripe size and the bio-scale size. The function obtained from the cell model established in this paper is fitted with the data of cell adsorption quantity by Matlab software, and the fitting degree is high, which has a certain reference significance for the experiment of this kind of cells adsorbing on the fringes surface.
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB306

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本文編號：2127194