基于树状分子聚酰胺-胺(PAMAM)的复合纳滤膜制备及性能研究

以聚砜超滤膜为支撑膜,通过聚酰胺-胺(PAMAM,G0)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应制备复合纳滤膜。首先优化了界面聚合过程,并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行了膜的表面形貌分析,最后考察了纳滤膜对Na2SO4、不同分子量聚乙二醇及小分子有机物的分离性能。结果表明:较优的纳滤膜制备条件为:PAMAM浓度0.25%(wt),TMC浓度0.3%(wt),界面聚合时间90 s,热处理温度60℃。FESEM分析表明经界面聚合反应后,超滤膜表面形成了一层致密的活性层。随着操作压力的增加及Na2SO4浓度的降低,膜对盐的截留率均不断增大。复合纳滤膜可有效截留盐,且其截留分子量(MWCO)处于600~1000 g mol 1。     

聚乙烯醇-SiO2/聚酯无纺布膜的制备及性能研究

采用聚酯无纺布(PET)作为支撑层,利用相转换法在PET表面制备聚乙烯醇(PVA)或PVA-SiO₂活性层,得到了PVA/PET复合膜与PVA-SiO₂/PET复合膜。考察了2种复合膜的过滤性能和污染行为。结果表明,PVA中加入质量分数4%纳米SiO₂颗粒,复合膜的接触角降至33.1o,亲水性显著增强,而膜孔径减小至3.1 nm,降低了85.5%,PVA/PET超滤膜转变为PVA-SiO₂/PET纳滤膜(0.6 L/(m²·h))。PVA-SiO₂/PET复合纳滤膜对海藻酸钠的抗污染性能较强。纳米SiO₂对复合膜的污染机制无明显影响,模拟污染物对复合膜的污染机制以标准堵塞为主。     

聚氨酯/纳米二氧化硅有机-无机杂化材料的制备与性能

以自制的端异氰酸酯基聚丁二烯(ITPB)为基体,纳米二氧化硅(SiO₂)为交联固化剂,采用预聚体法制备了一系列不同纳米SiO₂含量的有机-无机杂化材料。阐述了其制备机理,研究了不同固化条件对有ITPB/SiO₂杂化材料力学性能的影响,并对其进行了动态力学分析和X射线衍射分析。结果表明：室温固化14 d后,110℃固化24 h,杂化材料的综合力学性能最佳。纳米SiO₂的添加量越多,杂化材料的储能模量越大。添加质量分数12%的纳米SiO₂杂化材料的抗湿滑性能和操控性能最好,纳米SiO₂添加质量分数为8%时,杂化材料的滚动阻力最小。     

氨基化氧化石墨烯界面聚合制备超薄复合纳滤膜

采用氨基化氧化石墨烯（NGO）为界面聚合水相单体,制备了超薄复合纳滤膜。研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征了NGO以及复合纳滤膜的化学组成和形貌。系统考察了水相单体浓度、有机相单体浓度对于制备的超薄复合纳滤膜性能的影响。该超薄复合膜在低压（0.2 MPa）下纯水通量可达27.8 L·m^-2·h^-1,对小分子染料有较高的截留率（甲基橙截留率74.8%,橙黄钠截留率96.0%,刚果红截留率98.5%,甲基蓝截留率99%）,对于无机盐的截留率较低（Na₂SO₄截留率21.4%,MgSO₄截留率10.7%,NaCl截留率5.3%,MgCl₂截留率1.5%）,展现出优异的染料/盐分离性能。同时制备的复合纳滤膜展现了较好的长周期稳定性以及抗污染特性。     

纳米SiO2/OTAC协同稳定Pickering乳液聚合制备水基硅橡胶

以十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)协同纳米SiO₂制备Pickering乳液,碱性条件下引发D₄开环聚合制备线性聚硅氧烷(PDMS),然后加入交联剂KH560制备阳离子型水基硅橡胶乳液。考察了纳米SiO₂与OTAC用量对Pickering乳液性能的影响,通过zeta电位、TEM及SEM研究了OTAC在SiO₂表面的吸附状态,用FT-IR、²⁹Si NMR对水基硅橡胶的结构进行了表征,研究了KH560用量对橡胶膜对水接触角和邵氏硬度的影响。结果表明: w(SiO₂)=2.0%时,乳液流动性和稳定性最优;w(OTAC) = 1.75%时,OTAC在纳米SiO₂表面的单层吸附达到饱和,单体转化率为89%,粒径为617 nm,zeta电位接近零点,PDMS的数均分子量为16036,PDI为1.485;w(KH560)=5.0%时,KH560与PDMS充分水解缩合,硅橡胶膜憎水性和硬度显著提高。     

一种新型荷电纳滤膜的制备及其在镁锂分离中的应用

以N,N-双(3-氨丙基)甲胺和均苯三甲酰氯为两相单体，通过调节水相添加剂及后处理PEI涂覆工艺制备了具有高性能的荷正电复合纳滤膜。在0.5 MPa,2 000 mg/L氯化镁进料液的条件下，该纳滤膜对氯化镁的截留率为98.6%，通量为63.5 L/(m²·h)。采用荷正电纳滤膜对模拟卤水进行测试，纳滤膜对Mg²⁺和Li⁺的截留率为93.8%和5.2%，渗透通量为52.3 L/(m²·h)，分离因子S_Mg,Li为0.065，表现出极佳的选择分离性。     

Ti/Zr复合纳滤膜的制备及其性能

通过聚合溶胶路线制备出稳定的Ti/Zr(摩尔比=1:1)复合溶胶。采用浸浆法,在平均孔径为5～6 nm的片状a-Al₂O₃/g-Al₂O₃载体上制备出完整无缺陷的Ti/Zr复合纳滤膜。详细考察了焙烧温度对Ti/Zr粉体的影响,并考察了Ti/Zr复合纳滤膜的性能。结果表明:在较高烧成温度下(500℃),Ti/Zr粉体依然呈无定形态且保持微孔结构。在400℃烧成温度下制备出孔径为1.49 nm的Ti/Zr复合纳滤膜,该膜的截留分子量(MWCO)为880,纯水通量为4.3 L·m^-2·h^-1·MPa^-1。在pH=6,压力0.8 MPa的条件下,该膜对0.005 mol·L^-1的MgCl₂、CaCl₂的截留率分别为85%和78%。     

原位界面聚合制备PVDF复合纳滤膜的研究

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)复合纳滤膜性能，以掺入单体哌嗪(PIP)的铸膜液制备基膜，通过原位界面聚合快速制备复合纳滤膜，简化了制备程序。ATR-FTIR分析结果表明，基膜上成功生成聚酰胺(PA)层，SEM观察到PA层表面具有典型结节结构。得到的复合纳滤膜对Na₂SO₄截留率为95.59%,渗透通量为12.37 L/(m²·h·bar),远高于传统界面聚合制备的PVDF复合纳滤膜。72 h的持续测试结果表明该复合纳滤膜具有良好的长期稳定性。     

新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜制备及其性能

高性能石墨烯基复合膜的制备是目前国际研究热点,但是石墨烯基纳滤膜在脱盐中水通量较低,限制其在脱盐中的应用。采用聚多巴胺(PDA)改性聚砜(PSF)膜为基膜,将还原氧化石墨烯(rGO)和超薄氮化碳(uCN)纳米片通过真空抽滤法在基膜表面自组装制备新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜。通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等研究uCN添加对膜结构和形貌的影响,并考察不同uCN添加比例、rGO用量及压力复合纳滤膜性能变化规律。结果显示当在100 mg·L^-1的rGO中添加uCN为20 mg·L^-1时所制备的rGO/uCN复合纳滤膜不仅保持良好盐离子截留率(对Na₂SO₄截留率85.86%,对NaCl截留率30.17%),且水渗透系数是rGO膜的2.15倍(88.50 L·m^-2·h^-1·MPa^-1)。     

GO/Al2O3复合纳滤膜的制备及其稳定性能研究

以平均孔径为20 nm的Al₂O₃管式超滤膜为载体，经多巴胺改性后，利用压力驱动沉积法成功制备出能在水溶液中长期稳定的GO/Al₂O₃复合纳滤膜，并通过改变负载量实现了对GO层厚的调控。结果表明，随错流时间的延长，不同GO负载量下GO/Al₂O₃复合纳滤膜的纯水渗透系数均呈现先降低后稳定的趋势。且随着GO负载量的增加，稳态纯水渗透系数逐渐降低；当GO负载量增加到90 mg/m²后，GO/Al₂O₃复合纳滤膜对一二价盐的渗透系数与截留率均无显著变化。同时，由于盐测试过程中残余的盐离子在GO片层间产生了交联作用，从而导致随着在纯水中存放时间的延长，不同GO负载量的GO/Al₂O₃复合纳滤膜对一二价盐的截留率均呈上升趋势。GO负载量为140 mg/m²的GO/Al₂O₃复合纳滤膜在水中浸泡680 h后对1 mmol/L Na₂SO₄的截留率可达到91.0%。GO/Al₂O₃复合纳滤膜对四种一二价盐的截留率满足：R(Na₂SO₄) > R(MgSO₄) > R(NaCl) > R(MgCl₂)。     

聚偏氟乙烯纳滤膜制备及其处理模拟活性黑废水

为研制适用于染料废水处理的新型纳滤膜,以自制的PVDF膜为基膜,通过溶胶-凝胶方法在膜表面涂覆TiO₂纳米颗粒层,然后再涂敷多巴胺/PEI层,以制备PVDF纳滤膜。考察了制备条件对膜的表面特性及过滤性能的影响。结果表明,TiO₂和多巴胺/PEI可以顺序的涂覆在PVDF膜表面。表面涂覆后,膜的通量急剧下降,截留率大幅度上升。随着涂覆时间的增加,膜的亲水性增加,膜表面孔径增大,膜的通量回升,截留率减小。涂覆时间为6、12、24 h时,PVDF膜对PEG2000的截留率分别为92%、75%、56%,对活性黑5(RB5)截留率分别为83%、62%和44%。表明涂覆时间为6 h时,PVDF膜达到纳滤膜级别,此时膜对PEG2000、RB5溶液的稳定通量分别为210、105 L/(m²·h)。     

纳米SiO2/MF复合微球的制备与性能研究

采用沉淀聚合法由纳米SiO₂、三聚氰胺、甲醛共聚制备了纳米SiO₂/三聚氰胺甲醛(MF)复合微球,通过光学显微镜和扫描电子显微镜观测以及热重分析和上清液中SiO₂的含量测定研究了反应时间、反应温度、催化剂以及纳米SiO₂粒径对复合微球外观及性能的影响。结果表明,最佳反应条件为：反应时间4 h,反应温度80℃,采用硝酸为催化剂。随着纳米SiO₂粒径的增大,纳米SiO₂/MF复合微球的粒径逐渐变小。纳米SiO₂可显著增强MF微球的热稳定性,扩大其在木材复合材料和其他行业的应用范围。     

SiO2包覆TiO2复合纳米粒子的制备及防晒性能研究

通过溶胶-凝胶法在金红石型纳米二氧化钛（TiO₂）表面包覆二氧化硅（SiO₂）薄膜,对纳米TiO₂进行表面改性。通过优化聚乙烯吡咯烷酮（PVP）用量、硅钛比、氨水的用量确定最佳制备条件为:TiO₂用量为0.3 g,PVP用量为0.4 g,硅钛比为2∶1,氨水用量为5 m L,获得了粒径小,SiO₂包覆层薄,单分散性好的SiO₂-TiO₂复合纳米粒子。应用FT-IR,XRD,SEM,TEM和UV-vis等对改性前后的粒子进行表征。结果表明:红外光谱图中出现Si-O-Ti键的振动吸收峰,改性前后的纳米TiO₂均为金红石型,SEM及TEM显示改性后的粒子团聚现象减弱,其表面形成了约10 nm的SiO₂薄膜。经过表面改性,SiO₂成功包覆在纳米TiO₂表面,复合纳米粒子的光催化活性得到有效抑制,纳米TiO₂作为防晒剂的安全性大大提高。...     

氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜的层层自组装制备及其性能

氧化石墨烯（GO）的片层边缘含有 COOH等含氧官能团,因而带负电荷,可以在带正电荷多孔基体上通过层层自组装实现快速沉积。以由3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰的多孔氧化铝管式陶瓷膜为基膜,令GO和聚乙烯亚胺（PEI）以溶液形态在其表面交替沉积实现自组装,继以环氧氯丙烷（ECH）交联之,制备新型氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜。最佳制备工艺是,PEI浓度5 g·L^-1、pH=9,NaCl浓度0.3 mol·L^-1,GO浓度0.6 mg·ml^-1、pH 4.5,层数2层,ECH用量6.25 ml·L^-1,50℃条件下处理70 min。层数为1～4层的自组装膜在0.6 MPa操作压力下对2 g·L^-1的MgCl₂的截留率分别为90.16%、93.71%、97.54%、92.93%,其中1层自组装膜的渗透通量为21.92 L·m^-2·h^-1。氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜对4种无机盐的截留率大小为MgCl₂ >MgSO₄ > NaCl >Na₂SO₄,符合典型正电荷纳滤膜的特征。     

改进的颗粒溶胶工艺制备高性能ZrO2-TiO2复合纳滤膜

以水为溶剂,采用改进的颗粒溶胶工艺,通过溶胶制备参数的调控优化,制备得到平均粒径为3 nm的ZrO₂-TiO₂复合颗粒溶胶。采用浸浆法,在平均孔径为5 nm的管式α-Al₂O₃底膜上,经过一次涂膜制备得到完整无缺陷的ZrO₂-TiO₂复合纳滤膜。ZrO₂-TiO₂复合纳滤膜的平均膜厚约为200 nm,纯水渗透率约为23 L·m^-2·h^-1·(0.1 MPa)^-1,对PEG的截留分子量为600。在pH 3,压力0.9 MPa的条件下,该膜对低浓度的Co²⁺、Sr²⁺、Cs⁺的截留率分别达到99.6 %、99.2 %和75.5 %。     

荷正电季铵化壳聚糖/聚醚酰亚胺复合纳滤膜的制备及性能研究

以无纺布增强具有耐溶剂、耐热特性的聚醚酰亚胺(PEI)超滤(UF)膜为支撑层,具有荷正电性和良好成膜性的2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)为功能层,制备了一种荷正电HACC/PEI复合纳滤(NF)膜。考察了聚合物浓度、反应时间、交联剂浓度及交联温度等对所制备的复合纳滤膜性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)观察了该复合纳滤膜的表面形貌。结果表明:最佳制备条件下得到的HACC/PEI复合纳滤膜在0.3 MPa、20℃下对MgCl2具有较好的分离效果,其通量和截留率分别为10.9 L/(m2·h)和83.1%;另外,HACC/PEI复合纳滤膜呈现典型的荷正电特征,对二价无机盐具有较高的截留率。     

基于MXene中间层的复合纳滤膜制备及其盐水分离性能研究

通过湿法化学刻蚀得到单层MXene纳米片后，采用旋涂法将MXene纳米片负载至基膜上作为中间层制备聚酰胺复合纳滤膜，并探讨了MXene不同负载浓度对复合纳滤膜通量及盐截留性能的影响。结果表明引入MXene作为中间层，使得圆泡状形貌在所得膜表面形成，当旋涂1 mL浓度为0.1 g/L MXene时，通量为24.2 L/(m²·h)，硫酸钠截留率为97.4%，相比传统膜(通量12.9 L/(m²·h)，硫酸钠截留率96.3%)性能提升明显。随着MXene旋涂负载浓度增加，通量逐渐减小，而硫酸钠截留率则存在先增加后减小再稳定的趋势，截留率最高可达98.8%(通量16.3 L/(m²·h))。     

荷正电聚酰胺有机/无机杂化复合纳滤膜的制备和脱盐性能研究

以聚砜(PSF)超滤基膜为支撑层,将氨基化多壁碳纳米管(MWCNTs-NH_2)分散在聚乙烯亚胺(PEI)水溶液中得到水相溶液,与间苯二甲酰氯(IPC)和均苯三甲酰氯(TMC)的混合有机相溶液进行界面聚合反应,制备了荷正电氨基化多壁碳纳米管/聚酰胺/聚砜(MWCNTs-NH_2/PA/PSF)有机-无机杂化复合纳滤膜,并确定了最佳的MWCNTs-NH_2质量分数为0.16%。优化制备条件所制得的MWCNTs-NH_2/PA活性层厚度为155 nm,较PA活性层薄。在0.4 MPa、室温下,对1 000 mg/L MgCl_2水溶液的截留率为93.0%,通量为13.9 L/(m~2·h)。该种荷正电的聚酰胺杂化复合纳滤膜对不同无机盐有不同的截留性能,可应用于海水淡化的预处理、硬水软化、饮用水净化等。     

模拟地热水中微/纳米SiO2环氧涂层耐蚀阻垢性能研究

采用硅烷偶联剂(KH550)对微纳米SiO₂颗粒进行改性,将改性后的微纳米SiO₂颗粒添加到环氧树脂涂层,得到微纳米SiO₂/环氧复合涂层。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TGA)对改性前后的微纳米SiO₂颗粒进行表征分析,结果表明,硅烷偶联剂成功接枝在SiO₂颗粒表面。考察不同微纳米SiO₂配比下复合涂层的硬度、附着力、耐酸耐碱、接触角等性能参数,结果表明,复合涂层中微纳米SiO₂颗粒添加量为5%时,涂层的硬度最佳,耐酸碱侵蚀性能最好;接触角最大,有着最佳的疏水性能。通过旋转挂片实验观察复合涂层在模拟地热水中随时间增长的腐蚀形貌,SEM结果表明,不锈钢片附着的微纳米SiO₂/环氧复合涂层没有开裂、涨泡、脱落等破损现象,结垢物质基本不附着。利用电化学阻抗谱和极化曲线分析复合涂层的耐蚀阻垢性能,结果表明,附着复合涂层的不锈钢片在模拟地热水中浸泡30 d后,腐蚀电流密度比原片减小了2个数量级,表现出较好的...     

Na/SiO2新型固体碱催化制备生物柴油的研究

以NaOH、正硅酸乙酯和乙醇为原料,经溶胶-凝胶法制备新型固体碱催化剂（Na/SiO₂）,用于催化大豆油与甲醇的酯交换反应制备生物柴油,研究催化剂焙烧温度、n(NaOH)∶n(SiO₂)、n(甲醇)∶n(大豆油)、催化剂用量和反应时间对产率的影响以及催化剂的稳定性。结果表明,固体碱催化剂Na/SiO₂在大豆油与甲醇的酯交换反应中具有较高的催化活性,在催化剂焙烧温度600 ℃、n(NaOH)∶n(SiO₂)=2∶1、n(甲醇)∶n(大豆油)=15∶1、催化剂用量为大豆油质量的7%和反应时间3 h的条件下,脂肪酸甲酯产率可达97.42%,催化剂在稳定性试验中呈现出优良的稳定性。