动态层层自组装聚电解质纳滤膜的成膜机理及结构调控

深入研究聚电解质层与基膜间、聚电解质层与层之间的相互作用机制，包括界面结构，复合层和基膜表面分子、官能团和原子间的相互作用等。研究自组装层数、结构和强度及与基膜结合稳固性的关系。研究调节和控制复合层与基膜间相互作用的原位反应方法，提高膜的稳定性和耐溶涨性。以动态自组装技术，选择不同的水溶性聚电解质，制备性能优良的自组装纳滤膜。利用抗生物污染的活性物质修饰聚电解质，通过动态自组装，形成抗生物污染性能的功能皮层。本项目的实施，将深化人们对自组装制备纳滤膜成膜特性和规律的认识，找到调控聚合物自组装制备纳滤膜的膜结构和强度的有效方法，揭示自组装制膜机理，较大幅度提高自组装纳滤膜的截留性能、稳定性能和抗污染性能，为开发先进的自组装纳滤膜制备技术提供必要的理论支撑。

建立了一套动态自组装制膜与膜评价一体化小型实验装置，开展了自组装纳滤膜的强度调控，分别开展了基于静电、配位和共价作用作为成膜驱动力的层层自组装纳滤膜的制备，深入研究了聚电解质层与基膜之间、聚电解质层与层之间的相互作用机制。对于静电作用为成膜驱动力的层层自组装膜，研究了聚电解质浓度、支撑电解质类型及浓度等对制备的自组装膜的影响，提出了三种制备方法，分别为静态、动态和动静结合，并对三种方法制备的多层膜的截留率、通量、阻力、亲水性、表面形貌、表面粗糙度等进行了比较分析，结果表明，在较少双层数时，动静结合的制备方式更有利于结构调控，相比其它的两种制备方式可以取得更好的效果。对于配位作用为成膜驱动力的自组装膜，研究了静态和动态两种制备方法，由于配位作用的结合力高于静电力，所以基于聚电解质官能团和过渡金属之间的配位作用自组装制备的纳滤膜，提高了膜的稳定性和耐溶涨性。对于共价作用为成膜驱动力的纳滤膜，考察了双聚电解质自组装交联成膜，并提出了含辣素共聚物与聚电解质共混层层自组装，并通过共价交联作用制备具有抑菌性的纳滤膜的创新想法，并考察了其抗生物污染性，结果表明，添加含辣素共聚物后膜的抗生物污染性增强。