采用低溫水等離子體技術(shù),在三通道聚氯乙烯（PVC）膜表面接枝了甲基丙烯氧基芐基二甲基氯化銨（DMAE）單體,增強(qiáng)了膜親水和抗菌性能。通過(guò)紅外分析,表明DMAE成功接枝到了PVC膜上,水通量提高兩倍,PVC-ir-H₂O膜（通過(guò)水等離子體處理的膜）對(duì)牛血清蛋白（BSA）的吸附能力下降67%,對(duì)BSA溶液的通量從7.7提高至40 kg·m^-2·h^-1,并且對(duì)BSA的截留能力不變。通過(guò)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)抗菌實(shí)驗(yàn),接枝后的PVC膜（PVCg-PMAE膜）抗菌率達(dá)到100%,膜組件運(yùn)行中的抗菌率也達(dá)到82%以上。在保證細(xì)菌截留率100%的同時(shí),其滲透通量提高三倍。該膜表面修飾工程技術(shù)能實(shí)現(xiàn)膜表面的均一化改性,且綠色環(huán)保、操作簡(jiǎn)便、成本低,改性膜在飲用水處理領(lǐng)域,尤其是家用凈水器中展現(xiàn)了很好的應(yīng)用前景。 

【文章來(lái)源】：化工學(xué)報(bào). 2020,71(09)北大核心

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【部分圖文】：

等離子體裝置示意圖

原膜和PVC-g-DMAE膜抗菌實(shí)驗(yàn)采用自制錯(cuò)流動(dòng)態(tài)過(guò)濾裝置如圖2所示。整個(gè)過(guò)濾裝置用75%乙醇和去離子水消毒三次。然后將膜組件固定在過(guò)濾系統(tǒng)中，接下來(lái)含E.coli的懸濁液(103 CFU?ml-1)泵入膜組件中，在0.1MPa、(25±3)℃下，運(yùn)行1 h。收集滲透溶液計(jì)算通量并將滲透液倒回料液罐。在實(shí)驗(yàn)中，料液罐用保鮮膜密封，以避免空氣中的細(xì)菌進(jìn)入。料液槽內(nèi)的活菌利用表面涂布方法表征。每次試驗(yàn)后，膜組件都用無(wú)菌水清洗三次以備下次使用。每次實(shí)驗(yàn)使用的大腸桿菌E.coli懸濁液均為新配置，膜動(dòng)態(tài)過(guò)濾抗菌實(shí)驗(yàn)殺菌率計(jì)算公式與靜態(tài)接觸抗菌實(shí)驗(yàn)相同，均采用式(3)計(jì)算殺菌率，組件的動(dòng)態(tài)抗菌實(shí)驗(yàn)重復(fù)6次。

圖5給出了PVC三通道中空纖維膜的掃描電鏡圖，從圖中可以看出，PVC中空纖維膜的外徑尺寸在3 mm左右，其內(nèi)部孔道直徑在0.7 mm左右，三通道的尺寸均一，且斷面呈現(xiàn)指狀孔結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)特征是相轉(zhuǎn)化過(guò)程中，溶劑與非溶劑發(fā)生液-液瞬時(shí)相分離形成的。斷面豐富的指狀孔結(jié)構(gòu)可以為膜過(guò)濾提供快速傳質(zhì)通道，有利于等離子體活化過(guò)程中水蒸氣從膜內(nèi)揮發(fā)，同時(shí)利于膜在應(yīng)用過(guò)程中滲透性能的保證。圖4 水等離子輻照時(shí)間對(duì)中空纖維膜接觸角的影響


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