掺杂无机纳米材料光催化双极膜的制备与表征

将柔性链聚乙烯醇(PVA)分别与刚性链天然高分子海藻酸钠(SA)和壳聚糖(CS)共混,以增强其柔韧性及双极膜界面层的相容性。然后分别以纳米无机半导体材料和戊二醛为交联剂,对PVA/SA和PVA/CS进行改性,制备了PVA-mSA/mCS双极膜。测定了双极膜的J-V曲线、膜阻抗、接触角和溶胀度。以扫描电镜对PVA-ZnO-SA/mCS膜成分与形貌作表征,膜厚约121μm,中间界面层厚约5μm。电子能谱图表明氧化锌均匀分布在阳膜层中。实验结果表明,采用纳米ZnO改性后双极膜的亲水性增强,具有更强的中间界面层水解离能力,较小的工作电压和较低的膜阻抗,可以广泛应用于绿色化学和环境治理。     

功能化多壁碳纳米管负载铁离子改性双极膜的制备与表征

分别用未功能化的多壁碳纳米管(MWCNTs)、羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)、羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)、磺酸基化多壁碳纳米管(MWCNTs-SO3H)改性羧甲基纤维素钠(CMC)-聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)-聚乙烯醇双极膜(BPM)的阳离子交换膜层。采用力学性能分析、接触角测定、电流密度-槽电压曲线等对改性前后双极膜的性能进行表征,并测定了改性前后双极膜中Fe~(3+)的流失量。结果表明,经功能化多壁碳纳米管改性后,双极膜的亲水性和力学性能得到了显著提高。功能化多壁碳纳米管和Fe~(3+)对催化中间界面层水解离有协同作用,大大提高了中间界面层水解离效率,降低了双极膜的膜阻抗和槽电压。此外,改性后双极膜中Fe~(3+)的流失量有了明显的下降,从而保持了双极膜结构和催化水解离性能的稳定性。     

ZIF-8/PVA静电纺丝膜的制备及其吸附性能

采用静电纺丝技术成功制备出沸石咪唑骨架材料(ZIF-8)/聚乙烯醇(PVA)静电纺丝膜。分别探究和优化了PVA浓度、纺丝电压、接收距离等参数对纤维膜形态结构的影响。对复合纳米纤维膜进行了形貌表征和成分分析。实验发现在ZIF-8的浓度为10wt%条件下,当PVA的浓度为7wt%、电压为40kV、接收距离为16cm时,可得到可纺性最好、形态均匀的纳米纤维膜,膜纤维的平均直径在240nm左右。将已经制备成功的ZIF-8/PVA复合纳米纤维用于吸附刚果红,在12h内吸附容量可达86mg/g,显示出良好的吸附能力。     

静电纺丝制备聚乙烯醇/再生柞蚕丝素蛋白复合纳米纤维

将聚乙烯醇(PVA)与再生柞蚕丝素蛋白(RWSF)共混,通过静电纺丝技术制备了PVA/RWSF复合纳米纤维,在保持材料降解性能和力学强度不变的前提下,获得了具有生物活性的表面。应用正交法优选出PVA/RWSF复合纳米纤维的最佳制备工艺参数。扫描电镜观察到,各组电纺膜中纤维的形貌较好,不同参数条件下纤维的直径和均匀程度有较大差别;方差分析表明,静电纺丝过程中纺丝液浓度、PVA/RWSF质量比和纺丝电压对纤维均匀性的影响显著;结合后期验证性实验确定PVA/RWSF复合纳米纤维最佳电纺参数为电纺液浓度0.09 g/mL、PVA/RWSF质量比90/10、纺丝电压18kV、推进速度1.5mL/h、接收距离14cm,此时制备的纤维均一、纤细,重复性好。     

PAAS-CMC/Mel-CS双极膜的制备及性能

分别以聚丙烯酸钠(PAAS)和Cr3+改性羧甲基纤维素钠(CMC)阳离子交换膜层,以三聚氰胺(Melamine)和戊二醛改性壳聚糖阴离子交换膜层(CS)制得PAAS-CMC/Mel-CS双极膜(BPM).该双极膜具有较高的离子交换容量、离子渗透性,较低的交流阻抗和工作电压.以该双极膜组装的电槽电压明显低于未经改性的mCMC/mCS BPM膜电槽.当阴阳两膜层中添加的PAAS和质量分数为8.0％的三聚氰胺,工作电流密度达80 mA/cm2时,电槽的工作电压仍小于5.3V.     

动态线纺聚乙烯醇/海藻酸钠纳米纤维膜的制备

为了实现静电纺纳米纤维产量化的制备,使用自主设计的无针式动态线性电极静电纺丝机制备聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)(AP)纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜(SEM)研究PVA/SA配比、收集距离和纺丝电压对纤维形貌及直径分布的影响。结果表明,PVA/SA配比对纤维形貌影响最大,随着SA含量降低,溶液牵伸顺利;在此基础上随着距离增加,纤维形貌逐渐改善但不匀率有所增加。当7.5%PVA与2%SA按体积比9∶1共混时,所得纤维形貌及直径分布最佳,最佳纺丝电压和距离分别为75 kV和25 cm,纤维平均直径为(187±44) nm,产量可达2.5 g/h。为AP纳米纤维膜的规模化制备提供了参考。     

“三明治”双极膜的制备及其在降解含酚废水中的应用

纳米TiO₂上负载纳米Pt以制备纳米Pt/TiO₂半导体光催化剂, 壳聚糖(CS)经纳米Pt/TiO₂改性后作为阴膜层材料, 以羧甲基纤维素(CMC)作为阳膜层材料, 分别用戊二醛与FeCl₃对阴、阳膜层进行交联改性, 制备了CMC-Pt/TiO₂-CS双极膜, 并将该复合膜作为降解高浓度含酚废水电解槽的隔膜。结果表明: Pt/TiO₂光催化剂可促进双极膜中间层水的解离, 大大降低双极膜的膜阻抗和电阻电压降(IR降); 同时, Pt/TiO₂光催化剂表面生成的羟基自由基(·OH)可直接作用于苯酚, 使其彻底降解成无机小分子; 紫外光照下在16.7 mA·cm^-2的电流密度下电解高浓度含酚废水80 min后, CMC-Pt/TiO₂-CS 双极膜的苯酚降解率比CMC-TiO₂-CS 双极膜的苯酚降解率高12.7%; 整个电解过程CMC-Pt/TiO₂-CS 双极膜的膜电阻电压降保持在0.9 V。     

静电纺丝法制备吲哚美辛纳米粒子/聚乙烯醇复合纤维膜

采用乳化法制备以吲哚美辛为疏水药物模型、聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物(mPCL-PEG-PCL)为载体,聚乙烯醇(PVA)为乳化剂的载药纳米粒子。将制得的吲哚美辛纳米颗粒与PVA共混制备10%(wt,质量分数)纺丝溶液,通过静电纺丝法制备具有缓释性能的吲哚美辛纳米粒/PVA纳米纤维膜。可观察到所制得的纳米纤维膜表面覆有纳米颗粒;且在37℃缓冲溶液中120h仍具有药物释放性能,药物累积释放量达到78%。吲哚美辛纳米粒/PVA纳米纤维膜在药物缓释领域具有较好的应用前景。     

PTFE/CaCO3杂化中空纤维膜制备及其界面孔研究

以聚乙烯醇(PVA)和硼酸(H3 BO3)的凝胶体为纺丝载体,由聚四氟乙烯(PTFE)分散乳液通过凝胶纺丝法制备PTFE/PVA初生中空纤维,经烧结去除载体,得到聚四氟乙烯中空纤维膜.通过在成膜体系中引入纳米无机粒子碳酸钙(CaCO3),经后拉伸得到具有界面微孔结构的PTFE/CaCO3杂化中空纤维膜.研究了PVA和H3 BO3的络合机理,并讨论了CaCO3对杂化中空纤维膜性能及结构的影响.通过对膜的表面形貌观察表明所得PTFE中空纤维膜是一种均质膜,形成的界面微孔结构不同于PTFE双向拉伸产生的纤维-结点状裂隙孔结构,界面微孔的数量和孔径随着后拉伸倍数的增加呈增大的趋势.     

海藻酸钠/聚乙烯醇纳米纤维的制备与表征

以水为溶剂通过静电纺丝手段制备了海藻酸钠/聚乙烯醇(SA/PVA)纳米纤维膜,研究了溶液混合比例、纺丝参数、氯化钠(NaCl)和曲拉通X-100对其静电纺丝的影响,并对SA/PVA纳米纤维膜进行了XRD、FT-IR表征和力学性能测试。结果表明,溶液混配合比和纺丝参数对静电纺丝性能有着重要影响;添加0.5%(wt,质量分数,下同)的NaCl和1.5%的曲拉通X-100后能显著改善SA/PVA的静电纺丝性能。XRD和FT-IR分析表明,PVA能够破坏SA分子间作用力并形成了新的氢键。SA溶液∶PVA溶液的配合比为3∶7时,SA/PVA纳米纤维膜拉伸强度最优,达11.36MPa。