電鍍鋅鋼板上有機膜的電解聚合及防腐蝕機理研究

為提高電鍍鋅鋼板的耐腐蝕性，必須經(jīng)鉻酸鹽鈍化處理。而6價鉻對人體有害，美日歐已制訂了限制使用含鉻制品的嚴格規(guī)定。隨著加入WTO，我國也必須刻不容緩地尋找替代鉻酸鹽的新方法。本課題不遵循用其它金屬離子代替鉻離子的習慣思路，而用新的電解聚合法，將合適的有機單體，在電鍍鋅鋼板上電解聚合成不僅耐腐蝕而且有自修復性的有機膜，并研究其機理，從而達到替代鉻酸鹽處理的目的，解決國民經(jīng)濟的重要科技問題。

隨著膜技術在城市污水再生利用中應用規(guī)模的增大,膜污染及清洗問題更為突出。分析膜污染及清洗機理，從而找出防止或減緩反滲透膜污染的有效方法，提高膜的清洗效果已成為當今膜技術的研究熱點和前沿。本項目對有機膜污垢進行測定，并利用萃取的天然出水有機物和胞外聚合物在反滲透膜上的再結(jié)污分析，結(jié)果表明，出水有機物結(jié)污量遠小于胞外聚合物，但每單位的出水有機物所能導致的膜通量下降卻明顯高于胞外聚合物；另外，污垢的傅里葉紅外光譜分析表明，胞外聚合物結(jié)污的蛋白質(zhì)組成比出水有機物結(jié)污更高。有機膜污垢在反滲透系統(tǒng)和石英晶體微天平模擬系統(tǒng)中的反復結(jié)污和清洗實驗發(fā)現(xiàn)，小分子出水有機物相比大分子胞外聚合物，更易造成嚴重的不可逆污染；同時，原膜、出水有機物和胞外聚合物污染的膜表面的傅里葉紅外光譜圖發(fā)現(xiàn)反滲透膜上形成的不可逆污垢的主要成分為的多糖。項目利用反滲透系統(tǒng)和石英晶體微天平系統(tǒng)研究了乙二胺四乙酸和三磷酸鈉兩種不同的金屬螯合劑對模擬聚酰胺膜和反滲透膜上的有機物和胞外聚合物的清洗性能，結(jié)合電鏡掃描結(jié)果，三磷酸鈉對胞外聚合物的清洗效果要優(yōu)于乙二胺四乙酸，而乙二胺四乙酸對出水有機物的清洗效率則要高于三磷酸鈉。為從源頭上減少膜污染，減少頻繁清洗造成的膜損傷，本項目對反滲透膜進行抗污染改性研究，通過等離子體的處理，成功制備出新型的氧化石墨烯嵌入式納米復合膜。等離子處理后的膜顯著增強了原膜表面的親水性，打開膜上部分酰胺鏈，形成更薄的聚酰胺層。最終經(jīng)等離子處理的氧化石墨烯嵌入式納米復合膜有最佳的的水通量（44.3LMH），是復合薄膜的1.76倍。此外，等離子處理將氧化石墨烯暴露在膜表面，使納米復合膜對大腸桿菌表現(xiàn)出優(yōu)異的殺菌性能，42%的大腸桿菌被滅活。同時，親水性和帶負電的納米復合膜表面具有較強的防污性能。具有高截留率、高通量的耐污改性膜在脫鹽應用中具有巨大的潛力。 2100433B

本項目致力于以聚合物復合物作為構(gòu)筑基元進行層狀組裝膜構(gòu)筑的系統(tǒng)研究，以期實現(xiàn)層狀組裝膜的快速構(gòu)筑并闡明聚合物復合物層狀組裝膜結(jié)構(gòu)調(diào)控的規(guī)律。我們擬采用線型聚合物和星形聚合物基于靜電力和氫鍵所形成的復合物為研究對象，通過系統(tǒng)調(diào)控聚合物復合物的復合程度及尺度，聚合物復合物中剛性聚合物或無機組分，聚合物復合物層狀組裝膜制備過程中的側(cè)向剪切力的施加，以及聚合物復合物層狀組裝膜的后處理來控制聚合物復合物層狀組裝膜的結(jié)構(gòu)，獲得膜結(jié)構(gòu)調(diào)控的一般規(guī)律。在此基礎上，制備具有高負載與高吸附能力、選擇性分離和高機械穩(wěn)定的耐磨涂層及超疏水自清潔涂層。