iPP/TiO_2杂化中空纤维微滤膜的制备及其油水分离应用

在热致相分离法制备聚丙烯(iPP)中空纤维膜的过程中,通过添加疏水性TiO_2纳米颗粒来提高膜的疏水性能,获得具有不同TiO_2添加量的iPP/TiO_2杂化膜.利用XRD、SEM、接触角测量仪以及光学显微镜等手段对膜的元素组成、形貌结构、疏水性以及油水分离效果等进行表征.结果表明,TiO_2的添加改善了膜的疏水性能,对油包水乳化液表现出优异的分离效果;当TiO_2的添加量为0.5%时,膜的接触角达到147°,平均孔径和孔隙率同步增大,杂化膜的油通量达到了纯膜通量的150%.此外,粒径在0.5～1.5μm范围内的油包水乳化液经iPP-Ti-5膜过滤后,其滤液中的水滴在光学显微镜下不可见.     

PMMA和PVAc共混改性对TiO_2/PAN混合基质膜结构及性能的影响

以聚丙烯腈(PAN)为基膜材料,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醋酸酯(PVAc)为共混膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,钛酸四丁酯(TBT)为无机前驱体,采用非溶剂相转化(NIPS)法制备超滤膜.并借助扫描电镜、红外光谱、接触角和渗透性能测试等手段,探讨了PMMA与PVAc添加量对膜结构、水通量、接触角、孔隙率、牛血清蛋白截留率的影响.结果表明,PMMA和PVAc的共混改性,改善了TiO_2/PAN混合基质膜的结构与渗透性能.随着PMMA与PVAc添加量的增加,膜孔隙率增加,膜渗透通量先增加后减小.其中PMMA共混改性膜截留率基本不变,而PVAc共混改性膜截留率略有提升.与PAN混合基质膜相比,当PMMA添加量为2%,所制备的共混改性混合基质膜纯水通量为423.16 L/(m~2·h),提高了2.26倍,对牛血清蛋白的截留率均在93%以上.     

NaA分子筛改性聚砜超滤膜的通量及截留性能

利用溶液相转化法,在铸膜液中加入分子筛NaA和PEG来协同提高聚砜超滤膜的水通量和截留率,研究了分子筛的含量对聚砜超滤膜的形貌结构,表面粗糙度,水通量,蛋白质截留率和亲水性的影响。利用场发射扫描电镜、扫描探针原子力显微镜、膜评价仪和接触角仪分别对该膜的形貌、水通量、蛋白质截留率和亲水性进行表征。结果表明分子筛含量从0g增加到3.0g,聚砜超滤膜的水通量从140L/(m2·h)提高到500L/(m2·h),对胃蛋白酶的截留率从78.8%提高到92.7%,对牛血清蛋白的截留率从97.6%增加到99.0%以上。分子筛NaA可以协同提高聚砜超滤膜的水通量和蛋白质截留率。     

两亲性PP-g-(NVP-co-PEGMA)抗污染改性剂的制备及改性聚丙烯亲水微孔膜的表征

以乙烯基吡咯烷酮(NVP)和聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)为共聚单体,采用熔融接枝法制备了两亲性改性剂PP-g-(NVP-co-PEGMA);利用红外光谱、X射线光电子能谱对制得的改性剂进行表征,研究了PEGMA单体用量对熔融接枝聚合PVP接枝率的影响。利用熔融共混和拉伸成孔工艺制备了聚丙烯亲水微孔膜。利用接触角、热失重分析、扫描电镜和水通量测试对改性剂及膜性能进行表征。结果表明,亲水性支链成功接枝到PP大分子链上,少量PEGMA的加入提高了NVP的接枝率,相比NVP作为唯一单体的情况提高了5.66%;改性PP微孔膜的热稳定性能提高,亲水性也得到很大改善,起始接触角从96.0°下降到57.5°。膜的平均孔径在0.15μm左右,孔径分布相对均匀,孔隙率为32.7%。改性后的PP膜水通量随时间的延长下降缓慢,亲水性和抗污染性能得到大幅度提高。     

PVP对PASS分离膜结构与性能的影响

作为膜材料,聚芳硫醚砜(PASS)具有耐高温耐溶剂等优点,但亲水性不强限制其应用。通过添加亲水性聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)改善其亲水性,并采用光学接触角测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、超滤杯、紫外分光光度计等表征不同PVP含量时分离膜的接触角、形貌、水通量及截留率等。结果表明,PVP可明显改善其亲水性和水通量,截留率影响不大,也在一定程度上改变分离膜的结构形貌;PVP含量为15%时分离膜综合性能最好。     

聚偏氟乙烯/坡缕石复合膜的制备及性能研究

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜的综合性能,将自然界中亲水性纤维状物质坡缕石(APT)作为一种添加剂加入铸膜液中,通过相转化法制备出PVDF/APT复合超滤膜。系统研究了APT的添加对复合膜微观结构、亲疏水性、过滤性能、热稳定性及抗污染性能的影响规律。结果表明,同原膜相比,复合膜孔径变小,亲水性提高,水通量、蛋白截留和抗污染能力提高。接触角由原膜87.4°降低到78.8°;APT添加量6%时,水通量由原膜104.1L/(m2·h)增加到复合膜232.4L/(m2·h);牛血清蛋白(BSA)污染后,复合膜通量恢复率由原膜37.9%上升到59.4%。综合实验结果表明,APT是一种优良的PVDF膜改性剂,添加量为6%时,膜具有较好的综合性能。     

聚砜膜的表面亲水改性

配制叔丁基过氧化氢(TBHP)-多巴胺(DA)-三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲液,通过在聚砜(PSf)膜表面沉积聚多巴胺(PDA)来制备亲水纳滤膜.研究了TBHP不同添加量以及不同pH时改性膜的亲水性能,并利用FTIR、XPS、水油接触角测量仪、SEM、AFM等方法表征改性前后PSf膜表面的元素组成、结构、形貌、亲水性能、稳定性以及渗透性能.结果表明,pH=8.5、TBHP添加量为800μL时,PSf膜的水接触角由52°降到13°,油接触角由142°升到165°,得到了亲水疏油改性膜,纯水通量为91.3 L/(m~2·h),相比PSf基膜提高了170.4%,截留率达90.7%,超声振荡后,水接触角仅下降3.1°,表现出良好的稳定性.     

PVDF中空纤维膜改性研究(1)交联PVP制备亲水化PVDF中空纤维膜

利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的自交联以及与聚偏氟乙烯(PVDF)的互交联,实现了PVDF微孔膜的亲水化改性.考察了溶液浓度、反应时间等因素对改性PVDF膜性能的影响,采用FT-IR、NMR、接触角和水通量等测试方法表征改性前后PVDF膜的性能.结果表明,自交联PVP的强吸水性使得改性后的PVDF膜(PVDF-cl-PVP膜)亲水性显著提高,与水的接触角45 s内即可降至0°,膜的纯水通量为600 L/(m2·h).PVDF与PVP的互交联以及PVP的自交联结构使得PVP牢牢固定于PVDF微孔膜外表面及膜内部孔通道表面,实现了PVDF微孔膜的永久亲水化.PVDF-cl-PVP膜经纯水反复清洗后仍能保持很高的亲水性.经PVP改性后,PVDF膜的通量恢复率提高了16％,表明PVDF-cl-PVP膜的抗污染性得到显著提高.     

静电纺聚苯乙烯纳米纤维膜的制备及其性能

采用静电纺丝方法制备了疏水性聚苯乙烯(PS)纳米纤维膜。研究了添加0.5wt.%十二烷基硫酸钠(SDS)对PS纺丝溶液性能以及纳米纤维膜形貌结构的影响,内容涉及PS纳米纤维膜厚度对膜的平均孔径和孔径分布的影响分析,该膜的水接触角和孔隙率的测试等。最后,采用直接接触式膜蒸馏(DCMD)装置测试了不同厚度PS纳米纤维膜在蒸馏水和35g/L NaCl溶液中的水通量和截留率。研究结果表明了平均孔径约为0.19μm、厚度约为150μm、孔隙率约为84%、接触角约为114°的PS纳米纤维膜的水通量约为19.4kg/m~2h,截留率大于99.99%,适合应用于DCMD领域用于盐溶液和海水淡化。     

D-氨基酸改性HNTs/PAN杂化膜的制备及其超滤性能研究

为了提高聚丙烯腈(PAN)超滤膜的亲水性、水通量以及抗污染能力,以埃洛石纳米管(HNTs)为原料,通过聚多巴胺粘附D-氨基酸,制备埃洛石-聚多巴胺-D-氨基酸(HDD)复合材料.然后以聚丙烯腈(PAN)为基体、HDD为添加剂,制备了HDD/PAN杂化膜.借助XRD、TEM/SEM、FTIR、AFM、接触角等分析HDD/PAN杂化膜的微观形貌、化学结构、亲水性能和抗污染性能.结果表明,改性使得D-氨基酸成功附着在HNTs表面,提高了HDD与PAN的相容性,不但使膜具有较粗糙的皮层和更大的指状孔,还进一步提高了膜的超滤性能;其中,HDD添加量为质量分数5%时,杂化膜的水接触角最小,纯水通量、BSA溶液渗透通量以及BSA截留率分别高达1 334.21、61.29 L/(m~2·h)和97.71%.     

一种新型含氟-羧基聚合物添加剂对聚氯乙烯(PVC)膜性能的影响

合成了一种含氟和羧基的新型聚合物添加剂,全氟烷基-聚乙二醇乙酸[FPEG(COOH)],将其用于聚氯乙烯(PVC)膜的共混改性研究.通过对凝固浴的组成、铸膜液中聚合物的浓度以及添加剂的含量进行考察,探讨了这些因素对膜的结构、表面特性、机械强度以及水通量和分离效率的影响,并通过红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的膜的表面化学特性及断面的结构和形态进行了表征.研究结果表明,含氟聚合物FPEG(COOH)的添加,能够改善PVC膜的亲水性和疏油性,增大PVC膜的纯水通量,并实现了较高的截留率.当添加质量分数为40%的含氟聚合物时,PVC/FPEG(COOH)共混膜的水接触角为58.4°,油接触角为61.8°,纯水通量达226.5L/(m~2·h),其对正十六烷的截留率高达96.7%.     

聚苯乙烯磺酸钠改性正渗透膜的制备及性能研究

采用悬浮聚合法,以不同分子量的聚苯乙烯磺酸钠制备亲水改性的聚苯乙烯磺酸钠接枝聚砜(SPS-gPSF),利用相转换法制备了具有聚酯筛网包埋支撑层的正渗透膜,通过扫描电子显微镜、接触角测试仪、红外光谱仪和拉力试验机等手段表征了支撑层的微观形貌、亲水性、化学结构及力学性能。结果表明:低分子量的聚苯乙烯磺酸钠接枝改性的效果更好,大大提高了支撑膜的亲水性,从而提高了正渗透膜的水通量,1%7w分子量的聚苯乙烯磺酸钠改性的正渗透膜水通量达到了17.2LMH,且其盐通量仅为4.3gMH,接触角为55.40°。聚酯筛网包埋提升了支撑层的抗拉伸强度,其断裂伸长率、抗拉强度分别达到了59.32%和38.67N/cm2。     

脱硫用PVDF膜的结构调控与性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用浸没沉淀相转化法制膜,研究了亲/疏水性的添加剂对PVDF膜结构、接触角及气通量的影响;采用含氟表面活性剂 Zonyl 8740对PVDF膜进行疏水改性,通过ATR-FTIR、FE-SEM、接触角等对膜表征,并进行脱硫性能评价.结果表明,疏水性添加剂使PVDF膜表面水接触角提高,添加剂种类对膜气通量有明显影响,在20℃、0.01 MPa实验条件下,PVDF膜最大气通量为85.6 m3/(m2·h),Zonyl 8740涂覆改性后PVDF膜表面疏水性提高,水接触角可达到133.5°,二氧化硫脱除率可达到81.3％.     

SiO2/PSf杂化超滤膜制备和性能研究

分别以粉末和溶胶-凝胶的方式向聚砜铸膜液中添加不同含量的SiO2,通过L-S相转换法制备SiO2/PSf杂化超滤膜.比较两种体系在不同SiO2含量下铸膜液的稳定性、黏度,及膜的微观结构、平均孔径、孔隙率、渗透性能和机械性能.结果表明,以溶胶-凝胶方式添加SiO2的铸膜液更加稳定,各方面性能更好.粉末添加下SiO2含量为2%时效果较好,水接触角为62°,纯水通量为141 L/(m2·h),对腐殖酸(Mr=370 000)的截留率为83.7%;溶胶-凝胶添加下SiO2含量为8%～10%时效果较好,水接触角为40°,纯水通量为182 L/(m2·h),对腐殖酸(Mr=370 000)的截留率为92%.     

Fenton处理下PVDF基体材料改性及其膜性能研究

采用了一种新颖的改性(Fenton处理)PVDF基体材料的方法,以提高膜的润湿性和耐污染性,并对改性机理做了探讨.结果表明,经Fenton处理后制得的膜亲水性得到了提高,纯水通量由34.6 L/(m2.h)提高到52.3 L/(m2.h),膜表面水接触角由75°降为62.5°,黏附功由91.64 mN/m提高到106.42 mN/m.同时,膜的截留性能也稍有上升,膜的Ji/J0由48.8%提高到69.3%;红外图谱进一步表明,经改性后的膜材料内部接上了丙烯酸(AAc)单体.     

用正交设计研究PVDF/PVC/PMMA共混中空纤维膜

制备了PVDF(聚偏氟乙烯)/PVC(聚氯乙烯)/PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)三元共混中空纤维膜,讨论了影响膜性能的主要因素.正交实验结果表明:在PVDF/PVC/PMMA体系中,聚合物总浓度是影响膜的水通量的主要因素;PVDF浓度对膜强度影响最大;PMMA对膜的亲水性有较大的贡献.得到优化的制膜条件为:铸膜液中PVDF∶PVC∶PMMA=7∶1.2∶1.8(质量比),聚合物溶质的总质量分数为17%;添加剂吐温-80的质量分数为6%.     

醋酸纤维素正渗透膜的制备及性能研究

以醋酸纤维素(CA)为膜材料,涤纶网(PET)为增强材料,用相转化法制备一种正渗透膜.结果表明,所制得的膜为PET嵌入的非对称膜,厚度约为127μm,断裂强度为37.86N.该膜具有较好的亲水性,接触角为51.4°,孔隙率为74.2%;在pH为2~11的范围内可长时间保持性能稳定;抗污染性能优异,经简单物理清洗后可基本恢复原始通量;以0.2mol/L NaCl溶液为原料液,1.5mol/L的葡萄糖溶液为汲取液,对膜性能测试结果表明:在正渗透(FO)模式下,水通量和截盐率分别为3.78L/(m2·h)和95.65%;在PRO模式下,水通量和截盐率分别为5.34L/(m2·h)和96.25%.FO模式与PRO模式的水通量比为0.71,表明膜具有较低的内浓差极化效应(ICP).     

TiO_2动态改性膜应用于MBR的研究

采用二氧化钛(TiO_2)纳米粒子对聚偏氟乙烯中空纤维膜微滤膜(PVDF MF,0.1μm)和实验室自制聚砜中空纤维膜超滤膜(PSF UF,0.05μm)进行表面亲水改性,以期提高膜的抗污染能力.采用膜接触角、纯水通量、出水TOC、膜压差和扫描电子显微镜(SEM)进行表征了TiO_2动态膜的性能.将TiO_2纳米颗粒改性后的PVDF MF和PSF UF膜应用于膜生物反应器(MBR)处理模拟焦化废水(TOC=500 mg/L),考察了其对MBR过滤性能的影响.实验结果表明,改性后膜的水接触角明显减小,亲水性增强,TMP升高速率明显降低,模拟焦化废水,TOC的去除率平均可达95%,经返洗及次氯酸钠清洗后膜表面TiO_2层外观没有明显变化.改性后的膜组件较显著地增加了MBR的膜抗污染的优势,且具有一定的稳定性.因此,将TiO_2动态改性耐污染膜应用于MBR是可行的.     

表面接枝改性聚酰胺复合反渗透膜及其性能研究

以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为单体、过硫酸钾-焦亚硫酸钠溶液为引发剂体系,通过在聚酰胺复合膜表面进行接枝聚合改性处理,得到亲水性聚酰胺复合反渗透膜.采用衰减全反射红外光谱、场发射扫描电子显微镜、接触角测量仪等仪器分别对膜表面的化学结构、表面形貌和亲水性能进行表征.结果表明,亲水性单体接枝改性提高了膜的亲水性和抗污染性能,且会影响膜的分离性能;当接枝单体HEMA溶液质量分数为4%时,制备的膜综合性能最好,脱盐率最高为99.67%,水通量为40.7 L/(m~2·h),亲水性和抗污染性能较好.     

纳米纤维素晶接枝丙烯酸钠共混改性聚醚砜超滤膜的研究

通过ATRP法在纳米纤维素晶(CNCs)上接枝丙烯酸钠(AANa)制备具有pH响应性的晶体粒子,利用红外光谱(FT-IR),X射线光电子能谱(XPS)对接枝前后的CNCs进行分析表征。接枝后的CNCs与聚醚砜(PES)进行共混,通过相转化法制得共混膜,利用扫描电镜(SEM),水通量测试对共混膜进行分析。结果表明,当CNCs-g-AANa添加量为1%时,CNCs-g-AANa/PES共混膜水通量有明显提高;且共混膜具有pH响应性,当pH值7.2时,共混膜水通量为137.47L/(m2·h),相比纯PES膜提高了41%;当pH值下降为3.3时,共混膜的水通量达到218.54L/(m2·h),相比纯PES膜提高124%。