1. 研究目的与意义
课题研究的现状和发展趋势
由于快速工业化和人口增长，水污染问题愈发严重，膜分离技术作为一种具有无相变、能耗低、设备简单占地少等优点的技术，在工业生活等污（废）水处理中得到了广泛应用。在各种膜类型中，超滤膜能够以37%的低成本有效去除医疗废水中的病毒、细菌和蛋白质等生物有机大分子。尽管已经取得了巨大的成功，但由于渗透性和选择性之间存在着平衡关系，因此获得具有更加优越的分离性能的UF 膜是一项持续的追求。此外，膜容易受到有机和生物污染，从而对分离性能产生不利影响，降低了超滤膜的使用寿命。
2. 研究内容和问题
课题的内容和要求（研究内容、研究目标和解决的关键问题）：
研究内容包括（1）多酸改性超滤膜的可控制备与结构性质优化：①利用超滤膜原位负载多金属酸盐，探究不同条件下的负载量；②通过表征技术探究多金属酸盐的负载对膜结构与性质的影响；（2）多酸改性超滤膜的性能研究：①利用去离子水和模拟污染物牛血清蛋白探究改性超滤膜的分离性能，并与初始膜的性能进行对比；②优化膜的运行操作条件，如压力、流速等。
本文中，我们首次提出了一种简便、可扩展的方法，通过磷钼酸（12-TPA）原位修饰聚丙烯腈（PAN）膜，制备亲水性和电负性得到显著提高的多功能复合膜。具体而言，我们提出了一种一步且短时间的水热工艺，其中POMs在PAN膜的腈基上原位配位组装（图1a）。研究了配位温度和配位时间对改性膜结构和分离性能的影响。对12-TPA改性膜的物理和化学性质进行了广泛的研究。用去离子水和牛血清白蛋白（BSA）考察了12-TPA改膜的分离性能。此外，还研究了12-TPA改性膜的有机污染、生物污染特性和化学稳定性。基于引入POMs的优越性，复合膜有望显示出显著提高的分离性能。
3. 设计方案和技术路线
课题的研究方法和技术路线：
（1）将聚丙烯腈超滤膜浸泡于多金属酸盐的溶液中，并加热至35、45、55和65℃；通过消解技术探究不同温度下多金属酸盐在超滤膜中的负载量；利用SEM、IR和WCA等技术对膜的结构与性质进行表征分析，探究多金属酸盐的负载对膜特性的影响；
（2）利用去离子水和牛血清蛋白溶液探究多酸改性超滤膜的分离性能，探究膜在不同操作条件下的性能；通过分析膜的结构特性和膜的分离性能，阐明膜性能的增效机制。
4. 研究的条件和基础
基础条件
实验室已经购置试验所需的商用聚丙烯腈超滤膜和多金属酸盐磷钨酸。同时，实验室还具备膜改性所需的恒温鼓风烘箱和膜性能测试相关实验装置。另外，学校的分析测试中心的仪器如SEM、IR和ICP等仪器能够满足实验的基本要求。因此，目前具备条件已经满足实验的顺利开展。
实验试剂
表2-2实验试剂
| 试剂名称 | 纯度 | 生产厂家 |
| 盐酸（HCl） | A.R. | 上海凌峰化学试剂有限公司 |
| 氢氧化钠（NaOH） | A.R. | 上海阿拉丁生化科技股份有限公司 |
| 磷酸氢二钠（Na2HPO4） | A.R. | 上海凌峰化学试剂有限公司 |
| 氯化钠（NaCl） | 42-46% | 上海易恩化学技术有限公司 |
| 过氧化氢（H2O2） | GC | 上海阿拉丁生化科技股份有限公司 |
| 聚乙二醇（PEG） | A.R. | JK Chemical 试剂有限公司（中国） |
|
| A.R. | 西陇化工股份有限公司 |
| 甲醇（MeOH） | HPLC | 上海麦克林生化科技有限公司 |
| 双酚A（BPA） | GC | 上海阿拉丁生化科技股份有限公司 |
材料：
商用聚丙烯腈（PAN）超滤膜（MWCO=50 kDa）购自日新森膜技术有限公司（中国）
磷钨酸H3O4PW12（12-TPA）从国药集团化学试剂有限公司（中国）获得。
BSA（分子量67000）和HA（腐殖酸，通过煤化过程和植物残留物的生物化学形成的自然矿化的种有机羧酸聚合物）由Sigma Aldrich Co.，Ltd（中国）提供。
具有不同分子量（6、10、20、100和300 kDa）的从购买。由凌峰化学试剂有限公司（中国）提供。。此外，
实验中使用的微孔净化系统产生去离子水。
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