文献综述

1.1引言

膜分离技术是20 世纪60 年代中期开发成功的新型高效、精密的分离技术，它具有分离效率高、设备简单、操作方便和节能等优点，广泛应用在各个工业领域。陶瓷膜作为一种在食品领域中应用的新型膜技术，在食品工业中有着广泛的前景，并将发挥重要的作用^[1]。

膜污染是指处理的物料中有微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。由于膜污染造成的经济损失相当大。针对污染物的性质，选择合适的膜材料或对膜材料进行改性，是防止膜污染的有效途径^[2]。表面改性是指在保持材料或制品原有性能的前提下，赋于其表面新的性能。目前主要应用方法有表面化学反应、臭氧活化接枝法、等离子体法、紫外辐射等表面接枝方法。本工作在对陶瓷膜表面性质深入研究的基础上，对无机固体表面接枝改性的相关文献进行了分析，提出通过两步光化学接枝法在陶瓷膜表面接枝一层聚甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯（POEGMA）聚合物分子刷，制备出具有抗蛋白吸附的功能性陶瓷膜。

1.2陶瓷膜的应用发展及存在问题

1.2.1陶瓷膜的发展及应用

与有机膜相比，无机膜具有以下优点：①优良的化学稳定性；②温度适用范围广；③抗污染能力强；④机械强度高；⑤分离效率较高；⑥易于实现膜再生，无机膜元件使用寿命可以比有机高分子膜高3~5 倍以上^[3]。

陶瓷膜的研究开始于20世纪40年代, 其发展可分为三个阶段：用于铀同位素分离的核工业时期、液体分离时期和以膜催化反应为核心的全面发展时期^[4]。通过三个阶段的发展, 陶瓷膜分离技术已形成初步产业化，膜技术和产业地位逐步确立, 应用领域已拓展至食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工, 成为苛刻条件下精密过滤分离的重要新技术。

无机膜在食品工业的应用, 主要解决食品工业产品的质量问题。无机膜先后用于牛奶、果酒等的除菌过滤, 效果十分显著。世界范围内用于食品工业的膜占制造业中膜的营业额的20~30%，并且这个比例每年都在增长。目前，在食品过程工业已有几百万平方米的膜投入使用，其中有将近40%用于乳制品工业方面，其中10%用于牛奶蛋白标准化，其次约2%用于饮品工业和蛋品加工业^[5]。陶瓷膜在生物化工领域中的应用研究是近期的热点之一, 涉及领域包括细胞脱除, 无菌水生产, 以及低分子有机物的澄清和生物膜反应器的研究。此外, 陶瓷膜在水处理、纺织工业废碱液回收、废油的高温超滤回收等领域中都已开始投人应用。陶瓷膜在液体过滤领域中的应用已有近20年的历史, 到1997年, 仅美国陶瓷膜市场已达1亿美元, 并以35%的年增长速度发展着^[6]。

1.2.2膜污染