由于淡水资源紧缺,水污染问题日益严峻,对清洁饮用水的需求促使人们不断改进净化材料和工艺,以提升水处理效果。目前,应用于饮用水处理领域的技术主要有膜净化技术、生物絮凝技术、臭氧-活性炭净化技术等,其中膜分离技术因效率高、稳定性好而被广泛应用于饮用水处理领域。但它们在实际应用中很容易受到水中微生物污染而造成净化效果、水通量和机械性能下降,赋予过滤膜材料长效稳定的抗菌性能可以较好地解决此类问题。目前制备抗菌材料的方法主要有化学接枝、纳米负载和物理添加等,其中化学接枝具有稳定性好、无残留、无污染和分散均匀等优势和特点而受到重视。但是,通常的化学接枝技术存在过程工艺复杂、能耗水耗量大、设备维护成本高等技术工艺难题,限制或阻碍了产品发展和推广应用。本论文在课题组原有研究工作基础上,摒弃浸泡上药—烘干反应—反复洗涤—烘干等繁琐化工流程,探索雾化分散结合原位接枝工艺。通过工艺装备设计和研制、雾化分散工艺和接枝反应条件优化等研究,开展雾化分散原位接枝抗菌方法研究,并开展接枝抗菌产物在饮用水处理中的应用试验。论文的具体工作和主要研究结果包括:1.设计了基于雾化分散和原位聚合接枝工艺的纤维膜材料抗菌改性技术方案,并研制了全工艺实验装置。通过控制全工艺实验装置中的无油压缩器将前驱体溶液压缩成小于3.9μm的雾状颗粒,通过雾化通道雾化到样品台上方。通过调节雾化器出气口通气量拨片,实现雾化速率的调控,雾化量最高可达0.2 m L/min。样品台的一端连接着往复杆,由可以调节速度的往复电机控制,做匀速往复运动,保证雾化量的均匀可控。2.研究了有机硅季铵盐在纤维过滤膜材料表面原位接枝工艺和相关控制技术。考察了水解时间、前驱体溶液p H值等因素对抗菌前驱体溶液的影响规律,分析了调控机制。发现采用冰乙酸调节前驱体溶液的p H值以及不同的水解反应时间对前驱体溶液的水解过程产生明显的影响。冰醋酸的加入可以加速硅氧烷的水解,产生大量的硅羟基,进而加速有机硅季铵盐与过滤膜纤维基底的接枝反应。优化出了最佳接枝率和抗菌效果的饮用水用过滤膜纤维,最佳改性制备工艺为:偶联剂与有机硅季铵盐抗菌剂配比为1:2,抗菌前驱体溶液p H为7,且水解时间为4 h,雾化量为0.050 g,热处理温度为120℃,热处理时间为60 min。3.研制了长效抗菌复合过滤膜材料,研究了过滤膜材料的抗菌性能、截留性能以及TOC含量等,结果表明其对大肠杆菌的抗菌率大于99%,截留性能大于94%且TOC的有机物释放量满足《GB/T 17219-1998生活饮用水输配水设备及防护材料安全性评价标准》的要求。4.探讨了抗菌复合过滤膜材料在长时间水处理循环系统中的杀菌性能以及模拟自然使用条件,使其长时间浸渍于次氯酸钠溶液中的稳定性。结果表明,经本论文技术所制备的长效抗菌材料在次氯酸钠溶液处理50 h后,水接触角并被发生明显变化,说明接枝改性的结构并未发生明显破坏,体现出良好的长效稳定性;经循环菌水处理50次后,抗菌性能和截留性能依然高于95%,证明其具有良好的长效抗菌性。