电镀锌钢板上有机膜的电解聚合及防腐蚀机理研究

为提高电镀锌钢板的耐腐蚀性，必须经铬酸盐钝化处理。而6价铬对人体有害，美日欧已制订了限制使用含铬制品的严格规定。随着加入WTO，我国也必须刻不容缓地寻找替代铬酸盐的新方法。本课题不遵循用其它金属离子代替铬离子的习惯思路，而用新的电解聚合法，将合适的有机单体，在电镀锌钢板上电解聚合成不仅耐腐蚀而且有自修复性的有机膜，并研究其机理，从而达到替代铬酸盐处理的目的，解决国民经济的重要科技问题。

随着膜技术在城市污水再生利用中应用规模的增大,膜污染及清洗问题更为突出。分析膜污染及清洗机理，从而找出防止或减缓反渗透膜污染的有效方法，提高膜的清洗效果已成为当今膜技术的研究热点和前沿。本项目对有机膜污垢进行测定，并利用萃取的天然出水有机物和胞外聚合物在反渗透膜上的再结污分析，结果表明，出水有机物结污量远小于胞外聚合物，但每单位的出水有机物所能导致的膜通量下降却明显高于胞外聚合物；另外，污垢的傅里叶红外光谱分析表明，胞外聚合物结污的蛋白质组成比出水有机物结污更高。有机膜污垢在反渗透系统和石英晶体微天平模拟系统中的反复结污和清洗实验发现，小分子出水有机物相比大分子胞外聚合物，更易造成严重的不可逆污染；同时，原膜、出水有机物和胞外聚合物污染的膜表面的傅里叶红外光谱图发现反渗透膜上形成的不可逆污垢的主要成分为的多糖。项目利用反渗透系统和石英晶体微天平系统研究了乙二胺四乙酸和三磷酸钠两种不同的金属螯合剂对模拟聚酰胺膜和反渗透膜上的有机物和胞外聚合物的清洗性能，结合电镜扫描结果，三磷酸钠对胞外聚合物的清洗效果要优于乙二胺四乙酸，而乙二胺四乙酸对出水有机物的清洗效率则要高于三磷酸钠。为从源头上减少膜污染，减少频繁清洗造成的膜损伤，本项目对反渗透膜进行抗污染改性研究，通过等离子体的处理，成功制备出新型的氧化石墨烯嵌入式纳米复合膜。等离子处理后的膜显著增强了原膜表面的亲水性，打开膜上部分酰胺链，形成更薄的聚酰胺层。最终经等离子处理的氧化石墨烯嵌入式纳米复合膜有最佳的的水通量（44.3LMH），是复合薄膜的1.76倍。此外，等离子处理将氧化石墨烯暴露在膜表面，使纳米复合膜对大肠杆菌表现出优异的杀菌性能，42%的大肠杆菌被灭活。同时，亲水性和带负电的纳米复合膜表面具有较强的防污性能。具有高截留率、高通量的耐污改性膜在脱盐应用中具有巨大的潜力。 2100433B

本项目致力于以聚合物复合物作为构筑基元进行层状组装膜构筑的系统研究，以期实现层状组装膜的快速构筑并阐明聚合物复合物层状组装膜结构调控的规律。我们拟采用线型聚合物和星形聚合物基于静电力和氢键所形成的复合物为研究对象，通过系统调控聚合物复合物的复合程度及尺度，聚合物复合物中刚性聚合物或无机组分，聚合物复合物层状组装膜制备过程中的侧向剪切力的施加，以及聚合物复合物层状组装膜的后处理来控制聚合物复合物层状组装膜的结构，获得膜结构调控的一般规律。在此基础上，制备具有高负载与高吸附能力、选择性分离和高机械稳定的耐磨涂层及超疏水自清洁涂层。