含辣素單體對(duì)PSf/PES超濾膜性能的影響
天然有機(jī)抗菌劑—辣椒素又名辣椒堿作為辣椒的主要活性成分，是一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的香草酰胺類生物堿，具有殺菌、鎮(zhèn)痛以及防腐等作用，因綠色、安全、高效而得到學(xué)者的廣泛關(guān)注。
天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司了解發(fā)現(xiàn)以含辣素衍生結(jié)構(gòu)共聚物P(A-E-M-M)為抗菌劑對(duì)聚醚砜超濾膜進(jìn)行共混改性，結(jié)果表明，改性后超濾膜的抑菌率較聚醚砜超濾膜提高了58.4%。
有人通過(guò)“微波原位聚合-相轉(zhuǎn)化”法將辣素單體AMTHBA共混到聚砜/聚醚砜超濾膜中，制得的改性復(fù)合超濾膜抑菌性得到顯著提高。可見(jiàn)，現(xiàn)有研究均利用辣素單體中含有不飽和鍵（C=C雙鍵）可以發(fā)生聚合反應(yīng)來(lái)對(duì)超濾膜進(jìn)行改性，然而，不飽和鍵的個(gè)數(shù)對(duì)改性超濾膜性能的影響尚未報(bào)道。本工作采用“微波原位聚合-相轉(zhuǎn)化”法，以環(huán)境友好型含辣素衍生結(jié)構(gòu)功能單體為抗菌添加劑對(duì)超濾膜進(jìn)行抗生物污染改性，以期制備出具有較高抑菌性及分離效率的雜化膜，并系統(tǒng)考察了功能單體取代度不同對(duì)復(fù)合膜微觀形貌、親水性、力學(xué)性能、抗菌性及超濾性能等的影響。
1.取代度不同對(duì)復(fù)合超濾膜分離性能的影響
為經(jīng)三種不同取代度的辣素單體改性復(fù)合超濾膜對(duì)5mg/LHA溶液的超濾性能，可見(jiàn)，引入辣素單體的復(fù)合超濾膜的初始通量和穩(wěn)定通量均明顯提高。其中，未改性PSf/PES超濾膜的穩(wěn)定通量為218L/（m2.h），添加辣素單體HABAM、HMAMA和HDBAM后復(fù)合超濾膜的穩(wěn)定通量分別為298.6L/（m2.h），304.2L/（m2.h）和290.6L/（m2.h），其變化趨勢(shì)與純水透過(guò)系數(shù)變化趨勢(shì)完全一致，這主要是由功能單體的加入改變了膜表面的特性和膜孔結(jié)構(gòu)所致，膜表面孔的數(shù)量增加且孔徑變大，降低了水分子透過(guò)的阻力，使得水通量增加。
改性后復(fù)合超濾膜的通量下降率較未改性超濾膜增加，HABAM和HMAMA改性超濾膜的初始通量約為500L/（m2.h），經(jīng)過(guò)90min的過(guò)濾實(shí)驗(yàn)，穩(wěn)定后的通量約為295L/（m2.h），通量下降率約為41%；三取代HDBAM改性超濾膜通量下降最為嚴(yán)重，經(jīng)90min過(guò)濾后其通量從初始的581.3L/（m2.h）下降到290.6L/（m2.h），下降了50%。天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司了解到一般來(lái)說(shuō)，膜孔增大使得膜通量增加，同時(shí)膜孔堵塞隨之發(fā)生，導(dǎo)致通量下降嚴(yán)重。HDBAM改性超濾膜表面相對(duì)比較粗糙，加速了污染物在膜表面的沉積，因此通量下降嚴(yán)重。
2結(jié)論
采用“微波原位聚合-相轉(zhuǎn)化”法將三種取代度不同的辣素單體（單取代HABAM、雙取代HMAMA和三取代HDBAM）引入PSf/PES超濾膜中，通過(guò)紅外光譜和熱重測(cè)試證實(shí)了辣素單體得成功引入。考察了取代度對(duì)改性超濾膜性能的影響，結(jié)果表明，引入辣素后，鑄膜液的粘度增加，膜的微觀形貌也發(fā)生相應(yīng)改變，但并未因取代度的增加而發(fā)生明顯變化；然而，隨著取代度的增加，辣素單體發(fā)生聚合的交聯(lián)位點(diǎn)增加，交聯(lián)程度相應(yīng)增加，加劇了高分子鏈之間的纏結(jié)，導(dǎo)致改性超濾膜的機(jī)械強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，三取代辣素改性膜的最大拉伸強(qiáng)度提升20%。三種改性超濾膜的HA穩(wěn)定水通量均在300L/（m2.h）左右，較PSf/PES超濾膜相比提高了約38%。三種改性超濾膜均具有良好的抑菌性，抑菌率最高達(dá)89.5%。
天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司了解發(fā)現(xiàn)以含辣素衍生結(jié)構(gòu)共聚物P(A-E-M-M)為抗菌劑對(duì)聚醚砜超濾膜進(jìn)行共混改性，結(jié)果表明，改性后超濾膜的抑菌率較聚醚砜超濾膜提高了58.4%。
有人通過(guò)“微波原位聚合-相轉(zhuǎn)化”法將辣素單體AMTHBA共混到聚砜/聚醚砜超濾膜中，制得的改性復(fù)合超濾膜抑菌性得到顯著提高。可見(jiàn)，現(xiàn)有研究均利用辣素單體中含有不飽和鍵（C=C雙鍵）可以發(fā)生聚合反應(yīng)來(lái)對(duì)超濾膜進(jìn)行改性，然而，不飽和鍵的個(gè)數(shù)對(duì)改性超濾膜性能的影響尚未報(bào)道。本工作采用“微波原位聚合-相轉(zhuǎn)化”法，以環(huán)境友好型含辣素衍生結(jié)構(gòu)功能單體為抗菌添加劑對(duì)超濾膜進(jìn)行抗生物污染改性，以期制備出具有較高抑菌性及分離效率的雜化膜，并系統(tǒng)考察了功能單體取代度不同對(duì)復(fù)合膜微觀形貌、親水性、力學(xué)性能、抗菌性及超濾性能等的影響。
1.取代度不同對(duì)復(fù)合超濾膜分離性能的影響
為經(jīng)三種不同取代度的辣素單體改性復(fù)合超濾膜對(duì)5mg/LHA溶液的超濾性能，可見(jiàn)，引入辣素單體的復(fù)合超濾膜的初始通量和穩(wěn)定通量均明顯提高。其中，未改性PSf/PES超濾膜的穩(wěn)定通量為218L/（m2.h），添加辣素單體HABAM、HMAMA和HDBAM后復(fù)合超濾膜的穩(wěn)定通量分別為298.6L/（m2.h），304.2L/（m2.h）和290.6L/（m2.h），其變化趨勢(shì)與純水透過(guò)系數(shù)變化趨勢(shì)完全一致，這主要是由功能單體的加入改變了膜表面的特性和膜孔結(jié)構(gòu)所致，膜表面孔的數(shù)量增加且孔徑變大，降低了水分子透過(guò)的阻力，使得水通量增加。
改性后復(fù)合超濾膜的通量下降率較未改性超濾膜增加，HABAM和HMAMA改性超濾膜的初始通量約為500L/（m2.h），經(jīng)過(guò)90min的過(guò)濾實(shí)驗(yàn)，穩(wěn)定后的通量約為295L/（m2.h），通量下降率約為41%；三取代HDBAM改性超濾膜通量下降最為嚴(yán)重，經(jīng)90min過(guò)濾后其通量從初始的581.3L/（m2.h）下降到290.6L/（m2.h），下降了50%。天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司了解到一般來(lái)說(shuō)，膜孔增大使得膜通量增加，同時(shí)膜孔堵塞隨之發(fā)生，導(dǎo)致通量下降嚴(yán)重。HDBAM改性超濾膜表面相對(duì)比較粗糙，加速了污染物在膜表面的沉積，因此通量下降嚴(yán)重。
2結(jié)論
采用“微波原位聚合-相轉(zhuǎn)化”法將三種取代度不同的辣素單體（單取代HABAM、雙取代HMAMA和三取代HDBAM）引入PSf/PES超濾膜中，通過(guò)紅外光譜和熱重測(cè)試證實(shí)了辣素單體得成功引入。考察了取代度對(duì)改性超濾膜性能的影響，結(jié)果表明，引入辣素后，鑄膜液的粘度增加，膜的微觀形貌也發(fā)生相應(yīng)改變，但并未因取代度的增加而發(fā)生明顯變化；然而，隨著取代度的增加，辣素單體發(fā)生聚合的交聯(lián)位點(diǎn)增加，交聯(lián)程度相應(yīng)增加，加劇了高分子鏈之間的纏結(jié)，導(dǎo)致改性超濾膜的機(jī)械強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，三取代辣素改性膜的最大拉伸強(qiáng)度提升20%。三種改性超濾膜的HA穩(wěn)定水通量均在300L/（m2.h）左右，較PSf/PES超濾膜相比提高了約38%。三種改性超濾膜均具有良好的抑菌性，抑菌率最高達(dá)89.5%。
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