基于嵌段共聚物的抗污染超滤膜制备及其净水机制研究的任务书.docx

基于嵌段共聚物的抗污染超滤膜制备及其净水机制研究的任务书
一、背景与意义
近年来，随着工业和城市化进程的加快，水源污染和水资源短缺问题日益突出，对水资源的保护和管理愈发重要。现代水处理技术是解决这些问题的重要手段之一。其中，超滤技术是一种高效、经济、环保的水处理技术。
超滤膜是超滤技术中最重要的基础，直接影响超滤系统的性能和成本。目前，生产超滤膜主要采用无机阻隔层材料，如硅胶、氧化铝等。这些材料化学稳定性高，但在制备和使用过程中存在一系列问题，如成本较高、疏水性强、易受污染等。
近年来，基于有机聚合物的超滤膜逐渐引起人们的关注。与无机材料相比，有机材料具有制备简便、降低成本、特殊功能等优点。嵌段共聚物作为一种典型的有机聚合物材料，具有丰富的化学反应途径和分子结构可调性，被广泛应用于杂化材料的制备、化学反应催化剂和功能材料的研究中。
本课题将研究嵌段共聚物材料制备超滤膜，重点研究其抗污染性能和净水机制，为解决水资源短缺和水源污染问题提供新的解决方案。
二、研究内容和方案
1.嵌段共聚物材料的制备
本课题采用广泛应用于超滤膜制备的亲水性嵌段共聚物材料，合成聚(乙烯氧化物)-聚(亚砜酰亚胺)(PEO-PSU)、聚(甲基丙烯酸甲酯)-聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(PMMA-PHEMA)等嵌段共聚物。首先通过单体合成合成所需要的嵌段共聚物前体化合物，再利用溶液聚合法或相转移聚合法制备成嵌段共聚物材料。
2.嵌段共聚物超滤膜的制备
本课题利用自制的嵌段共聚物材料制备超滤膜。超滤膜的制备将采用相转移聚合和浸润-沉积法，首先将嵌段共聚物溶于合适的溶剂中，加入交联剂后制成空心纤维或膜片。再将超滤膜在交联剂处理下正确的烘干，然后在涂布机中涂布或浸渍上乳状质料，形成滤膜层。乳状质料包含超滤膜的第二层，用来更好地抵御污染。
3.嵌段共聚物超滤膜的抗污染性能研究
本课题将通过实验对嵌段共聚物超滤膜的反渗透性能和抗污染性能进行系统研究。主要包括：采用水平流体尺寸排除分析仪对嵌段共聚物超滤膜的分子量截留系数进行测定；采用硅藻土、微球等污染剂进行模拟水样的污染实验，利用AFM、SEM、FT-IR等技术对嵌段共聚物超滤膜的抗污染性进行研究。并探讨不同交联剂用量、膜厚等因素对超滤膜的抗污染性能的影响。
4.嵌段共聚物超滤膜的净水机制研究
本课题将研究嵌段共聚物超滤膜的净水机制。采用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射技术等表征手段研究嵌段共聚物膜的结构形貌和微观结构，分析其分子截留机理和分子交换机制，并探讨不同污染物的逸出机制和不同工艺条件下的超滤膜性能变化。
三、研究预期成果
1.成功合成多种嵌段共聚物材料，并对嵌段共聚物的结构、分子量、聚合度等物理化学性质进行表征。
2.实现嵌段共聚物超滤膜的制备，得到性能稳定、抗污染性强的超滤膜。
3.系统研究嵌段共聚物超滤膜的分子截留能力、水通量、抗压性、抗渗透性等性能指标，并且与现有的商业化无机类超滤膜性能进行对比。
4.研究嵌段共聚物超滤膜的抗污染能力，探究污染性物质对超滤膜性能的影响，及其机理，并且对其抗污染性能进行改进。
5.研究嵌段共聚物超滤膜的净水机制，深入探究其中的分子交换机制和污染物逸出机制，为水处理技术的进一步发展提供技术支持。
四、研究进度安排
本课题的研究时间为2年，主要工作进度安排如下：
第一年
1.合成多种嵌段共聚物材料及其前体化合物。
2.嵌段共聚物超滤膜的制备，研究其结构和性能。
3.对超滤膜的分子截留能力、水通量、抗压性等性能指标进行测试，并与现有的商业化无机类超滤膜性能进行对比。
第二年
1.研究嵌段共聚物超滤膜的抗污染能力，探究污染性物质对超滤膜性能的影响，并且对其抗污染性能进行改进。
2.研究并深入探究嵌段共聚物超滤膜的净水机制，为水处理技术的进一步发展提供技术支持。
3.编写研究报告。