1. 研究目的与意义
近年来,随着膜分离技术的发展，膜分离技术在各种场合得到了广泛的应用，如污水处理、光降解、油水分离、离子交换树脂等[1,2]，对膜材料的性能要求也越来越高。其中聚偏氯乙烯得到了广泛的关注，聚偏氯乙烯是一种很好的超滤膜材料，它具有优异的耐化学性、热稳定性、高机械强度、高疏水性[3]，但由于自身条件限制，将其制备成超滤膜进行水处理时，容易吸附原料液中的有机质及细菌等污染物，在膜表面形成一种较为严重的膜污染，影响膜的使用寿命，因此，制备一种具有亲水抗菌双重性能的PVDF超滤膜有非常重要的意义[4]。
SCR催化剂一种脱硝催化剂，该类催化剂的成分主要由V2O5(WO3)、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx、MgO、MoO3、NiO等金属氧化物或起联合作用的混和物构成，通常以TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2、活性炭（AC）等作为载体[5]，与SCR系统中的液氨或尿素等还原剂发生还原反应，目前成为了电厂SCR脱硝工程应用的主流催化剂产品[6]。但该催化剂使用寿命短，因此造成大量的浪费，如何处理这些催化剂成了一个问题[7]。我们对其主要成分进行研究，发现其主要成分如TiO2等成分仍然具有不可估量的作用，TiO２的禁带宽度为3.2eV，相当于波长为387．5nm的光子能量。当受到波长小于或等于38．5nm的光线照射时，TiO２价带中的电子就会被激发到导带形成高活性电子e－，同时在价带上产生空穴h 。分布在TiO２表面的h 把吸附在表面的OH－和H２O氧化成羟基自由基[8]。而e－则具有较强的还原能力，可将TiO２表面的O２还原成超氧离子[9]。羟基自由基、超氧离子都可与生物大分子如脂类、蛋白质、酶类以及核酸大分子反应，直接或间接起到杀菌作用，因此将SCR催化剂与PVDF复合能够有效提高其抗菌性能和亲水性能[10]。
TiO２ 与PVDF复合能有优秀的性能也在其他研究者身上得到验证，如Damodar等[11]将TiO：与聚偏氟乙烯(PVDF)共混制备了PVDF／TiO２复合膜。研究发现TiO：的加入能提高膜表面的亲水性，并能提高膜的通量和渗透性能。抗菌实验表明，PVDF／TiO：复合膜在紫外光的照射下，能很快杀灭膜表面的细菌，并且TiO：含量越高，抑菌效果越明显；但是在无光照的情况下，复合膜不具备抗菌能力。Rahimpour等[12]引用TiO2、PVDF、磺化的聚醚砜(SPES)3者共混制备了亲水性和抗污染能力更强的复合膜。TiO2的加入在提高膜表面亲水性的同时，减少了膜表面的孔径和亚层厚度。抗菌实验结果同样表明，在紫外光的照射下，复合膜具有较好的杀菌能力。
2. 研究内容和预期目标
1、实验阶段
１. 查阅文献，了解超滤膜材料研究进展，总结经验，初步确定反应条件，成膜方法。
２. 通过实验，探究具体反应条件与PVDF／ＰＶＰ／ＳＣＲ含量对超滤膜各项性能的影响，确定其最佳配比，为之后的工艺设计做前期的准备。
3. 研究的方法与步骤
１、实验前的准备
由导师确定研究方向，通过查阅文献，确定使用的原料、大致的配方比例、配方的大概比例。确定使用DMAC为溶剂，PVP为制孔剂，PVD为基膜，SCR催化剂为抗菌剂，这PVDF和SCR催化剂两种材料都是导师从工厂拿来的工厂的废料，属于是回收再利用，这是本实验的一个比较的创新点。为了SCR催化剂能够更好分散在体系中，必须将其研磨成400以上。由于PVDF膜材料是废弃的膜，所以其中有许多杂质，由于它已经是一种成膜材料，所以能够均匀分散在DMAC中，后加的PVP可能破坏这种平衡，可能会造成絮凝，所以PVP要在其完全溶解才加入，且要在加热的条件下溶解，最后形成均匀的溶胶。由于溶胶中有气泡，所以得在真空烘箱中脱泡4个小时，最后倒在平板膜上刮膜，放入去离子水中成型。
２、抗菌超滤膜配方的制备
4. 参考文献
[1] 盖军, 冯阳阳, 柴鹏, et al. PVDF/TiO2电纺纤维膜在光降解和油水分离方面的应用[J]. 功能高分子学报, 2021, 34(5): 483-489.
[2] 程浩, 陈文翔, 诸葛祥群, et al. PVDF/分子筛离子交换膜制备与盐差发电性能研究[J]. 膜科学与技术, 2022, 42(5): 94-101,112.
[3] 周扬, 袁怡, 邹意义, et al. PVDF复合膜的制备及其在水处理中的应用研究进展[J]. 化工环保, 2023, 43(1): 18-24.
5. 计划与进度安排
(1) 2024-2024-1学期17-20周~2024-2024-2学期第1周~第2周（2024-3-1~2024-3-12），查阅资料，准备开题报告，外文论文翻译；
(2) 第3周~第5周（2024-3-15~4-2），技术路线设计、实验；
(3) 第6周~第9周（2024-4-5~4-30），超滤膜配方的确定、加工工艺参数；性能检测与优化；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
