基于单宁和精氨酸的聚偏氟乙烯表面修饰和性能研究开题报告

全文总字数：6249字

1. 研究目的与意义（文献综述）

膜污染不可避免地导致膜结构的不利变化和分离性能的显着劣化，一直是膜应用中的瓶颈问题。膜污染物分为非迁移性污垢（通常为有机胶体，天然有机物，生物大分子），可涂抹的污垢（通常为油），增殖性污垢（通常为微生物，细菌，活细胞）和无机污垢（通常为沉淀盐，微溶盐）。【1】

现代社会可持续性的最大挑战之一是清洁水供应不足。由于其节能和具有成本效益的特性，膜技术已成为用于水净化的必不可少的平台技术，包括海水和微咸水淡化以及市政或工业废水处理。【2】然而，由于膜表面与污垢物之间非特异性相互作用而引起的膜污染，严重阻碍了膜技术的有效应用。制备防污膜是解决各种污垢普遍存在的污垢问题的基本策略。【3】近年来，在膜制备技术和阐明膜工艺的防污机理方面取得了重大进展，包括超滤，纳滤，反渗透和正渗透。2015年，zhen等通过贻贝启发的多巴胺的同时聚合和高效的一步法水解市售和低成本的硅烷，在不同类型的分离膜表面上构建了具有优异润湿性的新型杂化涂料。用设计好的混合涂料涂覆后，超滤（uf）膜具有很高的亲水性和出色的干燥存储能力，而超滤（mf）膜则具有超亲水性和水下超疏油性。【4】2018 年，天津大学的zhao等通过合并多种机制（被动结垢阻力/释放和主动表面/离地攻击），已通过不同方法探索了防污膜，以实现有效，可持续的水净化。【5】

值得一提的是，基于膜的技术正越来越多地用于水和废水的处理。然而，在实际应用中，生物污染，微生物与膜的粘附以及随后形成的生物膜仍然是主要障碍。【6】2014年，冯是军等设计并合成了几种低表面能含氟共聚物，利用ft-ir、1h nmr、19f nmr、gpc、xps等方法对聚合物的结构进行了表征，并在玻璃和金属表面制备了相应的涂层，最后用金黄色葡萄球菌和硅藻进行了生物测试，测试结果表明这类自组装膜都有很好的潜在防污性能。【7】2018年，zhang等报告了一种通过烷氧基硅烷缩聚反应将季铵化合物（qac）接枝到二氧化硅修饰的膜上来制造高度防污膜的新方法。该法通过首先涂布聚多巴胺（pda）/聚乙烯亚胺（pei）层，然后通过硅化反应原位合成亲水性二氧化硅纳米颗粒层，然后将qac固定在二氧化硅修饰的膜上形成抗菌表面，从而创建受控的体系结构。这种接枝方案提供了一个新的维度，可以修改各种水和废水处理膜，以减轻生物污染。【8】

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：将直径为4.7cm的pvdf微孔膜（m0）浸入乙醇溶液中30分钟，然后在使用前保存在去离子水中。将50ml n，n-二甲基甲酰胺和50ml去离子水添加到烧杯中以配制溶剂，然后在室温下通过磁力搅拌30min将0.04g ta和0.04gpvp溶解在溶剂中。将原始膜置于溶液中，并将烧杯置于25°c的恒温振荡器中。 50％dmf水溶液抑制了ta与pvp的络合，它们通过分子间范德华力和界面张力独立地沉积在pvdf膜的表面，然后通过氢键在表面形成牢固的涂层。共沉积14小时后，将获得的膜（m1）用去离子水冲洗几次，以冲洗膜表面上所有未固定的杂质。冲洗后再在精氨酸溶液中沉积，用去离子水再冲洗几次，以冲洗杂质，最终得到pvdf改性膜。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅不少于15篇相关文献资料，其中近5年英文文献不少于3篇，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响，完成不少于5000字的英文文献翻译，完成开题报告。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。

第4－8周：按照设计方案，制备基于单宁和精氨酸的聚偏氟乙烯的复合膜。

第9－11周：采用sem，afm，xps，水接触角，水通量，乳液过滤等测试技术对复合材料的物相、显微结构、防污性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

【1】刘昌胜,邬行彦,潘德维,林剑.膜的污染及其清洗[j].膜科学与技术,1996(02):26-31.

【2】徐德志,相波,邵建颖,李义久.膜技术在工业废水处理中的应用研究进展[j].工业水处理,2006(04):1-4.

【3】赵河立,尹建华,初喜章,朱磊.水处理膜的应用现状及发展趋势[j].电力设备,2006(09):104-105.