基于纳米TiO2逐层自组装的聚偏氟乙烯膜亲水化改性研究

采用逐层自组装方法,利用三乙烯四胺盐对纳米TiO2的吸附作用,把直径约20nm的TiO2颗粒逐层组装到聚偏氟乙烯（PVDF）膜表面,研究了纳米TiO2组装层数对PVDF改性膜接触角的影响,发现当组装层数为1和3时改性PVDF膜初始接触角略有增大,而随着冻结时间延长改性PVDF膜接触角显著减小。当组装层数为5时PVDF改...     

铝酸酯干法改性纳米TiO_2及其在粉末涂料抗老化中的应用EI

利用铝酸酯偶联剂F-1对金红石型纳米TiO2进行干法改性。采用红外光谱(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、接触角测试及扫描电镜(SEM)对纳米TiO2的改性效果进行了表征。以改性纳米TiO2作为紫外吸收助剂,研究了其对粉末涂料抗紫外光老化性能的影响。结果表明,铝酸酯偶联剂F-1是有效的改性剂,改性后的纳米TiO2具有疏水性,从而提高了其在粉末涂料中的分散性能。通过1368h人工加速老化发现,随着纳米TiO2含量的增加,纳米改性粉末涂料的耐候性能得到较大提高。当纳米TiO2质量分数为2.0%时,光泽度保持率可提高34.7%,色差减小27.3%。     

纳米粒子超疏水改性聚偏氟乙烯膜的研究

利用喷涂沉淀法对聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行表面改性,考察了喷涂液中纳米粒子(NP)的浓度和纳米粒子与胶粘剂(PDMS)的质量比对聚偏氟乙烯改性膜性能的影响.测定了改性前后聚偏氟乙烯膜的表面接触角以及膜的结构变化,并研究了膜的抗润湿和抗污染性能.结果表明,当喷涂液中纳米粒子的质量浓度为1%,纳米粒子与胶粘剂的质量比为4:5时,膜表面接触角从102°提高到156°.在直接接触式膜蒸馏实验中,改性膜的抗润湿性能和抗污染性能均较改性前有较大的提高.     

纳米TiO2改性PVDF中空纤维膜的制备及性能研究

疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水化改性是当前膜分离技术研究的热点之一。利用共混改性将纳米TiO2颗粒加入铸膜液,通过溶胶凝胶法制备改性PVDF中空纤维膜。采用AFM和SEM对膜表面进行表征,以接触角,孔隙率,水通量和平均孔径为评价标准,确定改性膜中纳米TiO2颗粒投加的最佳比例。结果表明:与未改性膜相比,改性膜表面平滑,粗糙度明显降低;改性膜断面的孔状结构更加微小,内部主要以海绵状为主;改性膜的接触角及孔隙率均有所改变,膜表面的亲水性增强,纯水通量提高4-5倍,最大达657.3L/m2.h。     

纳米TiO_2粒子的改性及其在有机硅自洁涂料中的应用

利用硅烷偶联剂KH-570对纳米TiO2粒子进行表面改性,并将改性后的纳米TiO2粒子应用于有机硅自洁涂料的制备。结果显示,纳米TiO2粒子表面改性成功,且在有机硅自洁涂料中呈现出良好的分散性。实验进一步考察了纳米TiO2粒子的添加量对有机硅自洁涂层的影响。结果显示,随着纳米TiO2粒子用量的增加,涂层的接触角先增大后减小,当纳米TiO2粒子的用量为0.25%时,涂层接触角最大,达到129°。最后对涂膜的耐污、耐候性能进行了测试,发现涂膜具有良好的防水耐污性及耐老化性。     

聚偏氟乙烯超疏水分离膜的制备

采用溶液涂覆-浸没相分离法对聚偏氟乙烯膜(PVDF)进行表面复合改性,制备了超疏水分离膜。初步考察了涂覆液中PVDF固含量和涂覆条件(浸泡时间、预蒸发时间、凝固浴组成和凝固浴温度)对复合膜疏水性能的影响。实验结果表明,当涂覆液中PVDF含量为1.88%(质量分数)时,膜丝有最大接触角136°;复合膜的接触角随浸泡时间的延长呈现先增大后减小的趋势,当浸泡时间为40s时,接触角最大,达到133°;在较短时间内(0～5s),预蒸发时间对复合膜的接触角影响不大;复合膜的接触角随着凝固浴中DMAc含量的增加而逐渐减小,随着凝固浴温度的增大而增大,当凝固浴温度为65℃时,膜表面的接触角增至153°。     

纳米壳聚糖改性PVDF微滤膜抗污染性能的研究

研究了纳米壳聚糖改性聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜的制备方法及其抗污染性能.借助傅立叶-红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、静滴接触角测量仪等分析手段对改性后的PVDF膜进行了表征.FTIR研究结果证明,与未改性膜相比,改性膜表面有纳米壳聚糖的存在.SEM研究结果发现,孔径随纳米壳聚糖量的增加逐渐减小,而孔的数量先增加后减少.接触角和纯水通量都随纳米壳聚糖量的增加先减小后增大.在蛋白质抗污染实验中,选用牛血清蛋白(BSA)制备蛋白质溶液.改性膜具有更高的水通量恢复率,并且显正电荷性质的BSA和纳米壳聚糖之间的静电排斥力使其具有很高的截留率.所以改性膜具有很好的抗污染性能.     

Al2O3/TiO2/PVDF杂化超滤膜的制备及其性能研究

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的亲水性,增强其在水处理中的抗污染能力,用无机纳米二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)与聚偏氟乙烯共混,采用相转化法制得无机改性有机高分子杂化超滤膜。采用杯式超滤装置考察了无机纳米颗粒的含量对杂化膜水通量的影响;测定了膜的纯水接触角、机械性能、截留效率和膜的孔径及孔径分布;采用扫描电子显微镜对膜表面进行观察。结果表明,纳米颗粒加入量为3%,TiO2与Al2O3的加入比为1∶1时,杂化膜的水通量较有机膜提高了79.5%,但截留率保持不变;杂化膜的机械强度最大增加41.6%;杂化膜的纯水接触角由未改性前的78.68°降至50.54°,亲水性得到明显改善;杂化膜的平均孔径增大,孔径分布更加均匀;纳米颗粒的加入增加了膜表面的孔密度,但没有改变膜断面的微观结构。杂化超滤膜不仅保持了PVDF膜的优良性能,而且增强了其强度、亲水性和抗污染性能。     

纳米TiO2共混改性PVDF复合膜的制备和性能

将锐钛矿TiO₂纳米颗粒共混于铸膜液中,用溶致相转换分离法制备了纳米TiO₂改性PVDF膜,并对复合膜的结构进行了表征,研究了TiO₂纳米粒子含量对复合膜性能的影响。结果表明,随着TiO₂纳米粒子含量的增加,复合膜的表面水接触角降低、亲水性提高,纯水通量逐渐增加（TiO₂浓度<8%）,复合膜对于蛋白质吸附量降低、膜的抗污染能力提高。当LiC1的浓度（质量分数,下同）为2%、PEG600的浓度为2%、PVDF的浓度为20%、TiO₂的浓度为5%-8%时,杂化膜的孔径大小均匀,TiO2颗粒负载于PVDF膜的骨架中。与PVDF膜比较,TiO₂/PVDF复合膜的亲水性提高、对蛋白质的吸附降低、抗污染能力增强。此复合膜对Cu（Ⅱ）表现出良好的吸附-脱附性能,在150 min内对Cu（Ⅱ）的吸附率为82.19%。     

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.     

TiO_2对PVDF超滤膜结构与性能的影响

实验制备了两种TiO2分散液,并将其填充到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中制得PVDF/TiO2杂化膜.考察了分散液填充比率对杂化膜的通量、截留率、接触角等性能的影响,用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等技术表征杂化膜的微观结构.结果表明,两种TiO2分散液均能不同程度地改善膜的性质,且当分散液的填充比率为10%时,杂化膜的各项性能稳定,表面接触角得到有效改良,对牛血清蛋白(BSA)截留率改变较小,杂化膜纯水通量显著提高,最高水通量可达257.87L/(m2.h).XRD和SEM分析的结果表明,TiO2分散液的加入使其羟基数有不同程度的增加,杂化膜表面更加平滑,亲水性改善.     

Al2O3微滤膜的超疏水改性研究

采用多层自组装技术在Al₂O₃微滤膜表面制备TiO₂纳米涂层, 并利用1H,1H,2H,2H-全氟辛基乙基三乙氧基硅烷(PFDS)对其表面进行氟化处理, 获得超疏水改性膜。通过X射线衍射仪, 傅立叶变换红外光谱仪, 原子力显微镜, 水接触角测试仪和扫描电子显微镜对改性膜进行表征。分析了TiO₂纳米涂层的晶型结构, 探讨了TiO₂沉积时间与改性膜表面粗糙度和疏水性之间的关系, 研究了PFDS改性次数对膜表面形貌和疏水性能的影响规律。结果表明: 在600℃退火1 h后, 获得锐钛矿结构的TiO₂纳米涂层。随TiO₂沉积时间的延长, 膜表面粗糙度增大, 水滴在膜表面的接触由Wenzel状态转变为Cassie状态; 当TiO₂沉积时间为50?min, PFDS改性3次时, 获得理想的微纳米二级超疏水表面形貌, 水接触角达到174.5°。     

纳米二氧化钛粒子对乙酸纤维素微滤膜结构和性能的影响

将纳米二氧化钛(TiO2)添加到乙酸纤维素铸膜液中,利用相分离法制备乙酸纤维素/纳米TiO2复合微滤膜,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、接触角测定、孔分析以及微滤实验研究了纳米TiO2的添加量对膜性能的影响.结果表明:随着纳米TiO2添加量的不同,膜表现不同的微结构和性能;当TiO2粒子用量在质量分数3%时,复合膜表现出最优异的渗透、亲水、抗压实以及耐污染等性能,同时,对油水混合乳液的油截留率基本保持不变.TiO2粒子的质量分数超过3%时,复合膜中的纳米粒子出现团聚现象,孔隙率和微滤性能均下降.     

纳米TiO_2/纤维复合材料的热辐射性能研究

基于静电纺丝技术和逐层自组装技术制备得到了组装层数分别为0、2、4和6的纳米TiO_2/纤维复合材料。基于SEM和FT-IR等性能测试与理论计算方法,获得了纳米TiO_2/纤维复合材料的结构和热辐射性能。在结构方面,随着TiO_2组装层数的增多,纳米TiO_2/纤维复合材料的平均纤维直径增大,TiO_2在组装层中的百分比也增大;在热性能方面,纳米电纺纤维组装TiO_2(2层)后,红外光谱透过率和辐射热导率均显著减小;随着组装TiO_2层数的增多,纳米TiO_2/纤维复合材料的辐射热导率得到了进一步的减小,指出了这是由于纳米TiO_2颗粒表现出很强的散射和吸收消光的结果。     

以玻璃珠为载体制备纳米TiO2光催化膜滤料

研究了陈化时间及涂膜层数对纳米TiO2膜光催化性能的影响,结果表明:陈化3d时,膜的光催化性能最高;涂膜层数为3时,甲基橙的处理效率最高。同时研究了纳米TiO2膜对水和甲基橙的吸附性能,结果表明:水和甲基橙存在竞争吸附,随着加入甲基橙浓度的增加,光电催化测得的积分电量减少,膜的光催化活性降低。用制备的纳米TiO2膜光催化降解甲基橙,效率最高可达92.9%;在一定条件下累积运行93.8h,降解率均在83%左右,表明制备的纳米TiO2膜有较高的光催化性能及较长的使用寿命。     

P-g-P两亲共聚物的合成及其纳米纤维膜水接触性能研究

采用辐射接枝法对PVDF进行接枝改性,合成PVDF基两性离子双亲共聚物PVDF-g-Pzwitterionic(P-g-P).使用静电纺丝方法将改性p-g-p进行溶液纺丝,并测试其性能.论文通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重(TGA)等实验方法研究了改性PVDF纳米纤维膜的化学组分、热学性质,并通过水接触角和水通量等测试,分析了PVDF及P-g-P纳米纤维膜的亲水性能.结果表明:高能辐射接枝法可有效合成P-g-P双亲聚合物,且P-g-p的加入不但改善了纤维膜的热稳定性,还提高了纤维膜的亲水性能.     

聚偏氟乙烯膜的Fenton氧化改性研究

采用Fenton试剂对聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行氧化改性,研究了[H2O2]/[Fe2 ]及温度对超滤膜性能的影响,测定了改性前后超滤膜的纯水渗透通量、截留性能、膜表面亲水性、耐污染性性能及红外光谱.结果表明,随着[H2O2]/[Fe2 ]比值的增大,纯水渗透通量由纯PVDF膜的26.7L/(m2·h)提高到103.2L/(m2·h),膜表面水接触角由75°降为58.5°,黏附功由91.64mN/m提高到110.84mN/m.温度升高利于改性.[H2O2]/[Fe2 ]比值为12时,红外光谱图中出现了C=C双键及O-H键的伸缩振动特征峰,膜阻力增大系数m由纯PVDF膜的1.049减小到0.448,膜的耐污染性能得到明显改善.     

高疏水表面的聚偏氟乙烯中空纤维膜制备方法研究

采用稀溶液相转化法制备出小粒径的聚偏氟乙烯(PVDF)粒子,然后通过超滤方法将其涂覆在PVDF基膜表面上,得到了高疏水性表面的PVDF疏水膜.初步考察了凝固浴组成和凝固浴温度等稀溶液相分离条件对PVDF粒子的形成以及疏水膜性能的影响.结果表明,通过稀溶液相转化方法可以在基膜表面构建微纳米结构,凝固浴组成对改性疏水膜的表面微纳米结构影响很大,以质量分数为60%DMAc水溶液为凝固浴条件下得到的疏水膜接触角最高,达到144.9°,较基膜的接触角80°显著提高;凝固浴组成对疏水膜的透气系数和透水压力也有影响,透水压力由0.24 MPa提升至0.28 MPa;凝固浴组成对改性后疏水膜的孔径没有明显影响;随着凝固浴温度的升高,接触角呈增大趋势.     

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.     

聚偏氟乙烯膜的超疏水改性研究

为提高疏水膜的疏水性能,使其可在膜蒸馏、膜吸收等领域有更广泛的应用.采用溶液相转移法制备超疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜,考察了铸膜液中PVDF和非溶剂(低分子二醇类化合物PG)的浓度对膜润湿性能的影响.结果表明,通过改变铸膜液中PVDF、PG的浓度,能使PVDF膜的表面静态接触角从75.1°提高到161.7°,滚动角仅为15.8°.还研究了PVDF复合膜的制备条件对膜润湿性能的影响,结果表明,在一定的非溶剂浓度范围,增加复合膜涂覆液中非溶剂PG的加入量,有利于得到较高的复合膜表面接触角,但膜丝在涂覆液中的浸泡时间也需要相应延长.当非溶剂PG的质量分数为39.1%、浸泡时间为50 s时,复合膜表面接触角达到了155°.