磁场诱导磁介孔抗菌剂表面偏析构筑高通量/可再生抗菌超滤膜及其膜过程强化研究
批准号:
22108054
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
孙红光
依托单位:
学科分类:
分离工程
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙红光
中文摘要
渗透通量低、易受微生物污染问题是聚偏氟乙烯超滤膜长期面临的主要问题,因此同步提高超滤膜的渗透性和抗菌性具有十分重要的研究价值和现实意义。本项目创新性将合成的具有核-壳结构的磁介孔抗菌剂(Fe3O4@mSiO2-N-卤胺)引入到改性膜体系,并借助磁场诱导使其向改性膜表面定向迁移,从而获得具有高通量、可再生抗菌特性的改性超滤膜。研究并探索了磁场强度、磁介孔抗菌剂的结构和含量对改性膜的结构、表面特征、水通量以及可再生抗菌性的影响规律,为膜分离技术的迅速发展提供理论与实践基础,具有积极的科学意义和潜在的使用价值。
英文摘要
The low-permeation flux and biofouling are the main problems of PVDF ultrafiltration membranes, and act as a bottleneck to restrict the application of this technology. Therefore, it is of great research value and practical significance to simultaneously improve the permeability and antimicrobial properties of PVDF ultrafiltration membrane. This project innovatively introduced the synthetic magnetic mesoporous antibacterial agent with core-shell structure (Fe3O4@mSiO2-N- halogenamine) into the modified membrane system, and guided it to the surface of the modified membrane by magnetic field, so as to obtain the modified ultrafiltration membrane with high flux and regenerative antibacterial properties. The effects of magnetic field intensity, structure and content of magnetic mesoporous antimicrobial agent on the structure, surface characteristics, water flux and regenerative antimicrobial properties of the modified membrane were studied and explored. We believe this study will generate great impact on the rapid development of membrane separation and technology theoretically and practically, and demonstrate the significant scientific and practical potential.
针对超滤膜的水通量和截留率之间存在“Trade-off”限制问题,以及过滤过程中面临的微生物污染隐患,本项目通过设计合成了具有核-壳结构的磁介孔抗菌剂Fe3O4@mSiO2-N-卤胺,针对常规改性方法难以实现改性剂在分离膜内的定向调控,本项目通过在分离膜制备过程的预转化过程中,引入外加磁场,通过调节磁场强度、环境湿度、预转化时间等因素,使磁介孔抗菌剂在改性膜内向膜表面定向迁移,强迫进行表面偏析,通过这种设计思路,我们制备了具有高孔隙率、内部孔道贯穿性强、可再生抗菌特性的高通量、高截留率的多功能超滤膜。综上所述,本项目从纳米尺度调控设计了具多孔结构的磁介孔纳米材料,并借助磁场的作用,对成膜过程进行调控,对所制备的超滤膜的水通量、截留率、抗生物污染性能进行了系统考察,为制备高性能超滤膜提供了新的思路和方法。
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