电场强化组装聚离子复合物膜研究

采用水解改性PAN超滤膜作为基膜.通过动态电场强化技术复合聚乙烯亚胺(PEI)制备聚电解质渗透汽化复合膜,考察了不同电压对聚离子复合膜的渗透汽化性能的影响.实验测定了复合膜对不同醇/水体系的分离性能,发现在仅复合一层PEI时,电场强化LBL组装膜(5 V电压作用)对质量分数为95%的异丁醇/水体系的分离因子可达485,渗透通量为1521g/(m2·h)(60℃).     

陶瓷中空纤维担载有机共混渗透汽化脱水膜的制备及表征

在多孔陶瓷中空纤维支撑体表面用浸渍提拉法制备了致密、无缺陷的有机分离层,其中有机分离层是以马来酸酐交联的对水具有分离选择性的壳聚糖(CS)-聚乙烯醇(PVA)共混复合材料.采用扫描电子显微镜、溶胀度分析与渗透汽化性能测试等手段,系统地考察了支撑体孔径和不同CS和PVA共混比例对膜性能的影响.同时研究了进料液水含量和操作温度对乙酸乙酯脱水渗透汽化性能的影响.实验结果表明,该复合膜在乙酸乙酯渗透汽化脱水过程中表现出优异的分离性能,在操作温度50℃,料液水质量分数为3％时,CS共混比(质量分数)为60％的PVA-CS共混复合膜的渗透通量高达1 195 g/(m2·h),对水的分离因子大于10 000.所制备的陶瓷中空纤维担载有机共混渗透汽化脱水膜将具备良好的商业应用前景.     

具有催化与渗透汽化双功能的纳米TiO2和Al2O3填充复合膜性能

采用聚丙烯腈(PAN)中空纤维超滤膜作为支撑底膜,经戊二醛(GA)表面交联的聚乙烯醇(PVA)作为渗透汽化层,以及纳米TiO2或Al2O3填充的全氟磺酸树脂(PFSA)作为催化层,制备了催化与渗透汽化双功能复合膜,考察了其亲水性能、对乙酸乙酯塔顶粗酯的渗透汽化分离性能、催化酯化反应性能以及机械性能.实验结果表明:催化与渗透汽化双功能复合膜具有良好的亲水性和机械性能,渗透通量可达到179g/(m2.h),相对应的分离系数为95,渗透物中不含乙酸乙酯,同时可显著缩短酯化反应达到相同转化率的时间.     

过硫酸铵改性聚乙烯醇膜的制备及渗透汽化性能

以过硫酸铵(APS)为交联引发剂,引发聚乙烯醇(PVA)自交联,并复合在聚丙烯腈(PAN)超滤支撑膜表面,制备了PVA/PAN渗透汽化复合膜。采用扫描电镜和X射线衍射仪表征了交联膜的形貌和物理结构变化,由电镜观察到,在PAN超滤膜上形成了一层致密分离层,厚度为10μm。研究了膜在乙醇水溶液中的溶胀行为,测定了膜的凝胶分数,结果表明,APS含量增加,膜的结晶度下降,凝胶分数增加,溶胀度减小。通过考察膜对95%乙醇水溶液的渗透汽化分离性能可知,随着APS含量增加,膜的渗透通量先上升后下降,膜透过侧含水量始终保持在99%以上。     

分离有机/有机混合物的PVA、CA系列膜及其渗透汽化性能研究(Ⅱ) 成膜条件对渗透汽化性能的影响

用溶剂完全蒸发法制备了PVA复合膜 .经对MTBE/MeOH混合物的分离实验得到了PVA复合膜的最佳成膜条件 ,即 :铸膜液中PVA、马来酸浓度分别为 7%、3% ,热处理温度130～ 15 0℃ .在 1%～ 2 %丙酮水溶液中浸泡处理 4～ 8h ,CTA中空纤维RO膜被改性成渗透汽化膜 .CTA中空纤维膜的分离性能优于其它醋酸纤维素系列膜 ,PVA/CA复合膜的性能优于PVA/PAN复合膜和CA/PAN复合膜     

催化与PV双功能中空纤维复合膜制备及其应用过程

以聚丙烯腈(PAN)中空纤维膜为支撑底膜,聚乙烯醇(PVA)为渗透汽化(PV)层,全氟磺酸树脂(PFSA)-聚乙烯醇(PVA) -纳米材料(SiO2、Al2O3和TiO2)为催化层,制备了具有催化和PV双功能的PFSA- PVA- SiO2 (Al2O3和TiO2 )/PVA/ PAN中空纤维复合膜.以乙酸-乙醇酯化反...     

常压介质阻挡放电制备芳烃优先透过渗透汽化复合膜

利用常压介质阻挡放电(DBD)等离子体技术,在非对称聚丙烯腈(PAN)超滤膜的表层微孔内接枝填充聚合聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEO360OHMA)大分子单体,制备具有芳烃优先透过性能的渗透汽化复合膜.采用衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)、水接触角和扫描电子显微镜(SEM)表征复合膜的形貌和化学结构.以质量比为m(甲苯)∶m(正庚烷)=1∶4的甲苯/正庚烷混合物(80℃)为模型体系,考察了DBD处理时间、输入电压和接枝单体浓度对复合膜的接枝度和渗透汽化分离性能的影响.研究结果表明,常压介质阻挡放电等离子体技术制备的渗透汽化复合膜具有较好的芳烃/烷烃分离性能.     

高交联温度下聚二甲基硅氧烷/聚醚砜渗透汽化复合膜的制备及性能研究

以聚醚砜(PES)平板多孔膜为支撑层,聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜为分离层,在高温交联条件下制备了PDMS/PES渗透汽化复合膜。用扫描电镜对复合膜形貌进行了表征,复合膜表面平整、致密,分离层与支撑层外表面结合紧密。研究了PDMS质量分数对膜产生最高衍射峰时对应的2θ值、水与乙醇的接触角以及以10%(质量分数)乙醇水溶液为料液,30℃下复合膜渗透汽化分离性能的影响。结果表明:随着PDMS含量的增加,产生最高衍射峰时对应的2θ值先增大后减小。当PDMS含量为15%(wt,质量分数,下同)时,PDMS/PES复合膜有良好的疏水性和亲醇性,PDMS/PES复合膜的分离因子最大,最大值为4.60,对应的渗透通量为10325.54g/(m~2·h),分离指数出现最大值为47483.02。因此,15%PDMS条件下制备的PDMS/PES复合膜综合性能最好。     

高性能Silicalite-1/PDMS复合膜的制备及应用

研制了新型纯硅沸石Silicalite-1/聚二甲基硅氧烷(PDMS)无机有机复合膜,进行了乙醇/水渗透汽化性能评价实验,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对膜的物理及微观结构分析和表征.分别采用原位法和晶种法制备性能相异的纯硅底膜.通过调控PDMS溶液的浓度来控制涂层的厚度和性能,研究Silicalite-1层和PDMS层对复合膜性能的影响.结果表明:所制备的无机有机复合膜在渗透汽化过程中表现出良好的稳定性,在保持高渗透通量的同时,复合膜的选择性得到了相当的提高.在60℃和乙醇质量分数为5%时,复合膜的通量和分离系数分别高达2.67 kg/(m2·h)和54.9.     

氧化石墨烯量子点改性海藻酸钠复合杂化膜的制备

自制氧化石墨烯量子点(GOQDs)分散于海藻酸钠(SA)溶液中,涂覆在多孔尼龙膜支撑层上,制备GOQDs改性SA复合杂化膜.研究了GOQDs的加入对膜结构、形貌、表面亲水性、溶胀性和渗透汽化性能的影响.结果表明,复合杂化膜对异丙醇溶液具有明显的渗透汽化脱水作用,GOQDs质量分数为2%的膜性能最优,该膜对温度为50℃,水质量分数为10%的异丙醇溶液的渗透通量和分离因子分别为(1 130±51) g/(m~2·h)、2 241±73,分别是海藻酸钠膜的1.41倍和5.90倍,渗透汽化分离指数为2.53×10~6 g/(m~2·h),比海藻酸钠膜提高了8倍.操作温度的升高会提高膜的分离因子和通量,进料液浓度的增大会使膜的通量显著变大.过量的GOQDs不会对膜渗透汽化脱水产生显著的阻碍作用.     

渗透汽化分离有机物

用不同的方法制备了几种分离有机物的膜，如CA/PAN、PVA/PAN的复合膜，以及含金属离子载体的PVA膜，这些膜是复合膜或非对称膜．测量了膜材料(CA和PVA—Me^n )的吸附特性并评价了其性能．结果表明，CA和CTA膜以及几种复合膜适于分离MTBE/MeOH，修正的溶解-扩散模型可成功地估算MTBE／MeOH透过CA膜的渗透汽化分离性能．从初步吸附试验看，含金属离子载体的PVA膜对分离苯／环乙烷体系可能是一好的候选膜．     

聚乙烯基胺/聚乙烯醇/碳纳米管杂化膜的制备及气体分离性能

以聚砜(PS)超滤膜为支撑层,首先制备聚乙烯基胺(PVAm)/聚乙烯醇(PVA)复合膜,考察PVAm与PVA的组成及铸膜液固含量对膜渗透选择性能的影响.当PVAm/PVA为7/3,固含质量分数为8%时,复合膜的性能最好,0.2 MPa下,CO_2渗透速率为35.5GPU[1GPU=10~(-6) cm~3(STP)/(cm~2·s·cmHg)],CO_2/N_2的分离系数为123.6.其次,在上述最佳条件中添加不同类型的多壁碳纳米管(MWCNT、MWCNT-OH和MWCNT-COOH),考察碳纳米管含量及表面基团对气体分离性能的影响,并利用红外分析、X-射线衍射及扫描电镜考察所制备杂化膜的化学结构、结晶性能.结果表明,添加表面—OH和—COOH改性的MWCNT可以有效提高膜的透过分离性能.当MWCNT-OH和MWCNT-COOH质量分数均为1%时,CO_2渗透速率分别为62.0和76.6GPU,CO_2/N_2的分离系数分别为117.7和139.5.最后,考察进料气压力对杂化膜CO_2渗透速率及CO_2/N_2的分离系数的影响,在0.2~1.8 MPa的压力范围内,添加表面改性的碳纳米管均能使复合膜的CO_2渗透速率提高.     

PVA/PVAm改性涤纶滤布复合膜的制备及其抗污染性能

利用聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯胺(PVAm)的混合溶液,经刮膜、干燥和交联固定化处理,改性廉价涤纶滤布制备复合膜.亲水性PVA的羟基和PVAm的氨基被用来提高复合膜的亲水性和抗污染能力.考察了改性涤纶制备复合膜过程中PVA/PVAm共混比例、交联时间、交联剂用量、涂膜厚度以及涂膜次数对复合膜抗污染性能和渗透通量的影响.结果表明:当m(PVA)∶m(PVAm)=1∶1、交联时间为45min、交联剂质量分数为0.2%、涂膜厚度为100μm且涂膜交联2次制备的复合膜的抗污染性能最好.     

叠合膜用于多组分体系渗透汽化脱水过程的研究

针对用渗透汽化—反应精馏耦合过程来实现溴丙烷的连续化生产时氢溴酸对PVA膜的腐蚀作用，用阻氢溴酸的PTFE基离子交换膜与PVA/PAN复合膜的叠合膜进行HBr—PrOH—H2O三组分体系的脱水．分别测试了PVA／PAN复合膜、PTFE基离子膜以及PTFE—PVA叠合膜对丙醇—水—氢溴酸的分离性能．渗透汽化结果表明，这种双膜叠合方法不但保持了PVA膜的高分离性能，而且有效地解决了氢溴酸对PVA膜的腐蚀问题．     

支撑层对PDMS复合膜渗透汽化性能的影响

以相转化法制备的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSF)三种多孔膜作为支撑层,制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜用于渗透汽化乙醇/水混合物的分离。采用能量色散X射线光谱仪(EDX)定量表征了PDMS在支撑层表面的厚度(L0)和支撑层内的渗入深度(Li),研究发现,PDMS在各支撑层表面的厚度、支撑层内渗入的厚度有显著差异,PDMS复合膜的渗透通量与(L0+Li)间存在近似的线性关系,表明PDMS在支撑层中渗入深度不同是造成不同底膜支撑的PDMS复合膜渗透汽化性能差异的根本原因。文中提出选择层总厚度(Lt=L0+Li)概念,通过线性拟合得到PDMS复合膜渗透通量与Lt之间的定量关系,可以用来估算PDMS复合膜的渗透通量,并预测复合膜渗透通量极大值。     

二醛交联PVA/PAN复合膜的渗透汽化脱水性能

探索了渗透汽化脱水用PVA/PAN复合膜的二醛交联处理方法 ,以质量分数为 95%的乙醇水为脱水对象 ,在 70℃下的测试结果为 :用乙二醛处理时 ,分离因子约为 60 0 ,渗透通量约为 1 50 g/ (m2 ·h) ;用戊二醛处理时 ,分离因子约为 2 0 0 ,渗透通量约为 2 0 0 g/ (m2 ·h) ;用对苯二甲醛处理时 ,分离因子约为 4 60 ,渗透通量约为 2 80 g/ (m2 ·h) .研究中还发现二醛的分子大小和结构对交联后膜性能有一定影响 .     

单内皮层中空纤维聚离子复合膜的组装及其渗透汽化性能

采用单内皮层中空纤维RAN超滤膜作为基膜,通过动态负压层-层静电吸附法在内皮层上组装聚电解质派对PEI/PAA,制得单内皮层中空纤维聚离子复合膜.研究了支撑层、派对数、负压侧真空度、循环流速等动态组装条件对复合膜渗透汽化性能的影响,考察了复合膜对不同醇/水体系的渗透汽化分离性能.结果表明,当进料液为50℃的质量分数95%异丁醇/水体系时,分离因子达23 731,渗透通量为360.5 g/(m2·h),显示了较好的渗透汽化性能.     

动态LBL组装聚离子膜对乙醇/水体系的渗透汽化性能

采用动态层-层吸附成膜法(动态LBL),以聚醚砜超滤膜为基膜,以聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯亚胺(PEI)为聚离子制备了聚离子复合膜.考察了动态成膜与静态吸附成膜的膜性能比较,研究了动态过滤时间、聚离子浓度、进料浓度、温度等因素对该复合膜渗透汽化性能的影响;并对复合膜表面和截面做了扫描电镜分析.在40℃时,该复合膜对乙醇/水体系的分离因子可达1300,渗透通量约150 g/(m2.h),体现了较好的渗透汽化分离性能.     

过渡层对Pebax/PAN复合膜孔渗现象的影响研究

选用聚丙烯腈(PAN)超滤膜作底膜,以乙醇/水混合液作为Pebax的溶剂,采用浸渍涂层(dip coating)的方法制备Pebax/PAN复合膜.发现直接在PAN底膜上涂覆Pebax制备Pebax/PAN复合膜会导致涂层液的孔渗.本文借助理论模型分析孔渗深度对Pebax/PAN复合膜渗透速率的影响.研究表明,微小的孔渗深度也会对复合膜的整体气体渗透速率造成显著的影响.引入氨基硅氧烷与PDMS共混过渡层来解决孔渗问题,结果证实,引入该过渡层后,Pebax/PAN复合膜的气体渗透速率明显提高,而CO_2/N_2选择性基本保持不变.     

复合结构纳米纤维渗透汽化膜的制备及脱盐性能

采用聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺丝膜作为纳米纤维支撑层,用顺丁烯二酸(MA)对聚乙烯醇(PVA)进行交联作为致密分离皮层,制备了复合渗透汽化膜。通过傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、纯水接触角测试(WCA)等测试手段对复合膜的分离皮层和支撑层的结构和形貌进行了表征。结果表明,当纺丝液质量分数为17%、纺丝电压为25kV及纺丝接收距离为15cm时,可以得到纤维直径分布较窄,且主直径为150nm的纳米纤维支撑层。通过MA对PVA进行交联,改善了膜的耐水性能,当羧基与羟基的物质的量比为1∶5时,膜的溶胀度降低到11.8%。最终制得的MA-PVA/PVDF nanofiber复合结构渗透汽化膜,其分离皮层厚度为10μm左右。通过分离性能测试表明,复合纳米纤维渗透汽化膜对NaCl具有优异的脱除效果,脱除效率可以达到99%以上。