微乳/水热法制备勃姆石

采用微乳液为模板,结合水热法制备勃姆石。通过使用TX-100作为表面活性剂、正丁醇作为助表面活性剂、环己烷作为油相、蒸馏水作为水相制备成油包水的微乳液。将硝酸铝以及γ-Al_2O_3加入到微乳液体系中,在180℃的水热环境下反应6 h,制备勃姆石。XRD结果表明制备的物质为勃姆石相,SEM结果表明制备的物质为不规则的块状。     

PVDF/TiO_2复合平板超滤膜的制备与性能研究

采用自制纳米TiO2溶胶、商品化纳米TiO2粒子溶胶表面涂覆PVDF膜制得PVDF/TiO2复合膜.通过纯水通量、截留率、接触角以及抗污染性能等实验,考察了不同粒径、浓度的纳米TiO2溶胶对PVDF膜性能的影响,并利用FT-IR和SEM表征了该复合膜的微观构造.结果表明:复合膜的分离性能得到提高,且自制纳米TiO2溶胶改性的PVDF膜综合性能较优异,其接触角由改性前的85.0°降至46.0°,并且去离子水清洗50min后,通量恢复率稳定在95%以上;FT-IR分析显示,复合膜表面羟基数有所增加;SEM观察表明,在PVDF膜表面镶嵌和吸附有一定量纳米TiO2粒子使复合膜呈现出良好的抗污染性能.     

兼具荷电和亲水的PVDF/PVDF-g-PMABSA复合膜的制备及其抗蛋白质污染性能研究

以对-甲基丙烯酰胺基苯磺酸(MABSA)为亲水单体,碱化处理的聚偏氟乙烯(PVDF)为疏水性骨架,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用自由聚合法制备了两亲性共聚物PVDF-g-PMABSA。将PVDF-g-PMABSA作为添加剂,采用共混改性技术,通过非溶剂致相转化法(NIPS)制备了PVDF/PVDF-g-PMABSA复合膜。红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1 H NMR)分析结果表明,PMABS成功接枝到PVDF主链上。利用X光电子能谱(XPS)、表面接触角(CA)、Zeta电位仪、扫描电镜(SEM)等测定技术对复合膜表面结构和性质进行表征。同时研究了复合膜对牛血清蛋白(BSA)溶液的分离效率和抗污染能力。实验结果表明:当聚合物PVDF-g-PMABSA添加量为3.5%时,复合膜相对原膜,其纯水通量由原膜的63.37L/(m~2·h)增加到136.65L/(m~2·h),通量恢复率由原膜的34.37%增加到85.54%。     

聚砜超滤膜的亲水改性及其性能研究

以聚砜、聚乙烯吡咯烷酮和多巴胺修饰的埃洛石纳米管为主要原料,通过相转化法制备改性聚砜超滤膜。利用扫描电子显微镜、接触角测量仪、通量测试仪对滤膜进行结构及性能表征,交替过滤纯水与牛血清蛋白溶液测试改性超滤膜的循环稳定性。结果表明:改性埃洛石的掺入提高了超滤膜的水通量与截留率,改性后超滤膜水接触角从85.2°下降到67.4°,当改性埃洛石质量分数为1.0%时,超滤膜的纯水通量达到最大值440 L m^-2 h^-1,截留率从60%上升到92%。连续过滤200 min后,水通量最大值为400 L m^-2 h^-1。     

PVDF/TiO_2自组装膜的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶相转化法和自组装法制备PVDF/TiO2自组装膜,并利用SEM、接触角、FT-IR和XRD进行了表征;通过纯水通量、孔隙率、膜阻力分析和腐植酸(HA)过滤去除实验,考察了PVDF/TiO2自组装膜的性能,探究了PVDF/TiO2自组装膜在臭氧条件下的催化臭氧化反应机理。结果表明:SEM直观显示膜上存在TiO2粒子;与PVDF原膜相比,纯水的接触角由43.92°减小至25.46°,膜的亲水性显著提高;FT-IR分析,PVDF/TiO2自组装PVDF膜上存在Ti-O键,羟基数量显著增加;XRD表明膜上存在金红石矿型TiO2粒子;自组装后PVDF膜纯水通量由152.5 L·m-2·h-1提高到215.3 L·m-2·h-1,孔隙率由90.2%下降至88.6%,PVDF/TiO2自组装膜对HA具有较强的吸附去除能力,PVDF/TiO2自组装膜对HA的去除率达到75%。     

“辐射交联提高PVDF中空纤维膜通量及应用研究”项目通过天津市教委验收

由我校魏俊富教授主持完成的天津市高等学校科技发展基金项目"辐射交联提高PVDF中空纤维膜通量及应用研究"于2011年5月14日通过天津市教委组织的专家验收.该项目分别采用γ射线引发聚偏氟乙烯(PVDF)的交联反应、将丙烯酸接枝于PVDF中空纤维膜上两种方式制备了高通量的PVDF中空纤维内压膜和外压膜,与原膜相比,改性膜的纯水通量分别提高了117%和79.9%;次氯酸处理并经γ射线引发交联的PVDF膜对牛血清蛋白的截留率由原膜的9.5%提高到20.1%,丙烯酸接枝PVDF膜对牛血清蛋白的截留率由原膜的     

聚偏氟乙烯/TiO2杂化膜的结构与性能研究

采用溶胶-凝胶原位共混法制备了含不同量TiO2溶胶的聚偏氟乙烯/TiO2杂化膜,并借助X射线衍射(XRD)、扫面电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR),从力学性能、水通量、牛血清蛋白截留率、孔隙率和接触角等方面对膜的结构和性能进行了表征.结果显示,掺入适量的纳米TiO2溶胶不仅明显地改善了PVDF膜的微观结构,而且其亲水性、力学性和水通量等性能也获得了提高.     

TiO2/Al2O3薄膜对金刚石表面改性研究

采用溶胶涂膜工艺在金刚石表面涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜,并通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、红外光谱仪、掠入式X射线衍射仪、接触角测定仪、Zeta电位分析仪及陶瓷高温物相仪等,对涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜前后的金刚石表面形貌及其性能进行了测定与分析。测定结果表明:选用溶胶涂膜工艺,可以在金刚石表面涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜,两者界面间以C—O—Ti和Ti—O—Al化学键结合;TiO_2/Al_2O_3薄膜的晶型结构主要为锐钛矿、金红石相、γ-Al_2O_3和Al_2TiO_5等物质;涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜后,能有效改善金刚石的表面亲水性能及陶瓷的高温润湿性能。     

凝固浴DMAc质量分数对吸附剂/聚醚砜杂化膜通透性能的影响

以聚醚砜为膜基质材料,微米级粉末状吸附剂为功能性颗粒,以不同质量分数的DMAc溶液为凝固浴,采用相转化的方法,制备吸附剂/聚醚砜杂化膜.研究了凝固浴质量分数对杂化膜的形态结构、纯水通量以及牛血清蛋白截留率的影响.结果表明:随着凝固浴质量分数逐渐增加.杂化膜内部的海绵状结构越来越明显;其纯水通量首先呈下降趋势,但当凝固浴质量分数超过60%以后又开始上升;杂化膜对牛血清蛋白的截留率,与水通量正好相反,先呈上升的趋势,当凝固浴质量分数超过60%后又开始下降.     

分等级多孔勃姆石微球对刚果红的吸附研究

以硫酸铝钾和尿素为原料,采用水热法制备了具有分等级多孔勃姆石微球;采用扫描电子显微镜、X-射线粉末衍射仪和N2吸脱附仪对所制备的样品进行了表征;研究了分等级多孔勃姆石微球对刚果红的吸附性能,考察了刚果红浓度、吸附温度及重复使用对吸附性能的影响,并对吸附过程进行了动力学分析及相关吸附理论研究。结果表明:制备的勃姆石为分等级多孔微球,表面由纳米片构成,微球直径约为3~4μm;其比表面积为82.5m2/g。勃姆石对刚果红的平衡吸附量随刚果红的初始浓度的增加而增加,平衡吸附量随温度的升高而降低。对刚果红的最大吸附量达173.9mg/g。勃姆石对刚果红的吸附符合Langmuir单分子层吸附模型,吸附过程更符合二级动力学特征。     

酸处理和热处理对氧化铝/石英复合纤维性能的影响

以AlCl3.6H2O、金属Al粉、乳酸和H2O为原料,采用溶胶-凝胶法制备勃姆石溶胶,将采用稀硫酸预处理后的石英纤维浸渍在勃姆石溶胶中,取出干燥后进行热处理可制备出氧化铝/石英复合纤维,并研究酸处理和热处理对其性能的影响,研究结果表明:在98℃的6%稀硫酸溶液中浸泡1 h的预处理效果最佳,既能有效除去石英纤维表面的有机浸润剂,又有较高的强度保留率;在250℃热处理后得到的复合纤维性能最好,与石英纤维相比,氧化铝/石英复合纤维的拉伸强度提高1.5倍,耐碱蚀性提高3倍左右.     

胶体光子晶体结构色釉的制备

采用溶胶凝胶法制备了多种不同粒径的单分散二氧化硅胶体微球,并利用制备的微球以垂直沉积自组装法在瓷胎表面制备了颜色艳丽的结构色釉.研究了微球粒径的工艺控制方法及微球尺寸对结构色的影响.SEM分析表明:在二氧化硅微球制备过程中,随着反应液中氨水和正硅酸乙酯浓度的增大,微球粒径逐渐增大;水解、缩聚反应温度升高,微球尺寸会逐渐减小;体系水浓度增大,二氧化硅微球尺寸先增大后减小,存在一个峰值.薄膜分析表明,具有良好三维有序密堆积结构的薄膜,其颜色随着自组装用微球粒径的增大发生红移,色调发生变化,从而能够生成多种结构色釉.     

超亲水聚苯硫醚复合膜的制备及性能

为了提高聚苯硫醚(PPS)膜的亲水性,通过表面涂覆法和表面接枝法对PPS膜进行亲水性改性。利用邻苯二酚(CA)与聚乙烯亚胺(PEI)共沉积在膜表面形成亲水涂层,再通过表面接枝γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)得到了超亲水PPS复合膜,并对其结构组成进行了表征,测定了改性膜的水接触角、纯水通量、抗污染性能和稳定性。研究结果表明:红外光谱分析中改性膜出现了C=N、N—H和C—O—C的吸收峰;XPS分析中改性膜出现了O、N和Si元素的特征峰,这2种分析结果都证明成功制备了超亲水PPS复合膜;改性后的膜的孔径和表面平滑程度都有所下降;与PPS膜相比,超亲水PPS复合膜的上下表面接触角都达到了0°,纯水通量也增加到68 L/(m~2·h),这说明PPS膜的亲水性得到明显改善;复合膜的通量恢复率达到了92.62%,说明复合膜有良好的抗污染性能;复合膜在强酸性(pH=1)和弱碱性(pH=11)环境中保持着良好的稳定性,在强碱性(pH=14)环境中会丧失部分性能。     

PEO正渗透膜的制备与表征

为提高正渗透膜的抗污染性能,以O,O′-二(2-氨基丙基)聚丙二醇-嵌段-聚乙二醇-嵌段-聚丙二醇和均苯三甲酰氯(TMC)为水相、油相反应单体在聚砜基膜上进行界面聚合,制备聚环氧乙烷(PEO)亲水型聚酰胺正渗透膜(PSf-Jeff/TMC复合膜),采用红外光谱、X光电子能谱和水接触角等手段研究选择分离层的化学结构和亲水性能,考察界面聚合时间、反应单体浓度和后处理温度等制备条件对正渗透膜渗透分离性能的影响,并以牛血清蛋白作为污染物分析其抗污染性能.结果表明:聚合时间30 s、TMC质量浓度1.5 mg/m L、水相单体质量分数3%、热处理温度为60℃时所制备的PSf-Jeff/TMC正渗透膜,在1 mol/L氯化钠、室温条件下测得水通量1.75 L/(m~2·h),反向盐通量140 g/(m~2·h);与间苯二胺复合膜PSf-MPD/TMC相比,PSf-Jeff/TMC复合膜接触角更小,亲水性能更好,具有一定的抗污染性能,通量恢复率达到91.4%.     

Pt/γ-Al_(2)O_(3)催化剂低温催化甲醇氧化研究

在甲醇自热重整反应中,所需的热量由甲醇氧化反应提供,因此甲醇氧化催化剂的活性直接影响氢气的产率。Pt/γ-Al_(2)O_(3)催化剂因其较高的反应活性而被广泛关注,但其稳定性较差,Pt活性中心易团聚。为了解决上述问题,采用旋蒸微乳法制备Pt/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,通过BET、XRD等方法对Pt/γ-Al_(2)O_(3)催化剂进行了表征,并考察了环己烷质量分数、PEG-600(聚乙二醇600)与正丁醇的质量比对催化甲醇氧化活性的影响。结果表明,旋蒸微乳法可提高活性组分的分散度和利用率;通过改变环己烷质量分数、PEG-600与正丁醇的质量比,可使活性组分Pt均匀、牢固地负载在γ-Al_(2)O_(3)上,提高催化剂的抗烧结能力;在环己烷质量分数为50%、PEG-600与正丁醇的质量比为3∶7的条件下制备的Pt/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,催化甲醇氧化活性可达88%。     

含TiO2复合膜及其过滤分离和抗污染性能

采用溶胶-凝胶法制备含TiO2前驱体成分与聚砜成分混合成铸膜液,再采用浸渍或刮膜的方式,以相转化法制备复合膜.用SEM、FT-IR仪器和过滤实验、抗污染实验,表征和研究了复合膜的结构组成、通量、截流性能和抗污染性能.结果表明:纳米TiO2能很好地与有机物结合,形成具有均匀密致的表层和疏松网状结构的杂化复合膜.复合膜表现出较大的水通量,分离性能可达到超滤范围;过滤二级出水和活性污泥出水达到城市杂用水质标准;对高岭土、酵母菌的平均截留率达到95%以上;制成的复合膜与空白膜相比,过滤含有牛奶、腐殖酸的污染源水样时,水通量衰减较慢,而恢复较好.     

含TiO2复合膜及其过滤分离和抗污染性能

采用溶胶-凝胶法制备含TiO2前驱体成分与聚砜成分混合成铸膜液,再采用浸渍或刮膜的方式,以相转化法制备复合膜.用SEM、FT-IR仪器和过滤实验、抗污染实验,表征和研究了复合膜的结构组成、通量、截流性能和抗污染性能.结果表明纳米TiO2能很好地与有机物结合,形成具有均匀密致的表层和疏松网状结构的杂化复合膜.复合膜表现出较大的水通量,分离性能可达到超滤范围;过滤二级出水和活性污泥出水达到城市杂用水质标准;对高岭土、酵母菌的平均截留率达到95%以上;制成的复合膜与空白膜相比,过滤含有牛奶、腐殖酸的污染源水样时,水通量衰减较慢,而恢复较好.     

改性活性氧化铝吸附去除水中痕量磷的性能

为了获得更为高效的去除水中痕量磷的方法,通过静态吸附试验考察了经Al_2(SO_4)_3或Na_2SO_4改性的活性氧化铝(γ-Al_2O_3)吸附除磷性能,观察了吸附剂投量、pH值及水温变化对PO_4~3-P去除效果的影响及改性前后的γ-Al_2O_3对模拟水样中不同形态磷的去除效果.结果表明:γ-Al_2O_3经Al_2(SO_4)_3或Na_2SO_4改性后对PO_4~3-P的去除效果比改性前有显著提高,对PO_4~(3-)-P的去除率分别提高了18.53%和14.34%;改性γ-Al_2O_3对PO_4~(3-)-P的去除率在-定的投量范围内随投量的增加明显提高;改性γ-Al_2O_3对PO_4~(3-)-P的吸附作用以物理吸附为主,随着温度和pH值的升高,除磷效果均呈下降趋势;经Al_2(SO_4)_3改性的γ-Al_2O_3表现出更好的除磷效果和较强的水质适应性;水中浊质对吸附除磷效果影响较大,因此γ-Al_2O_3更适合滤后水的深度除磷.     

甘油在γ-Al_2O_3负载杂多酸催化剂上气相脱水的研究

通过活性组分选择和载体改性设计催化剂,提高对甘油催化脱水反应的性能,同时研究反应条件对甘油转化率和丙烯醛选择率的影响规律。以γ-Al_2O_3为载体,H_3PO_4、H_4SiW_(12)O_(40)、H_3PW_(12)O_(40)和H3PMo12O40为活性组分,采用初润浸渍法制备催化剂,研究了常压下甘油气相脱水生成丙烯醛的催化反应性能。结果表明,γ-Al_2O_3负载H_4SiW_(12)O_(40)对甘油脱水生成丙烯醛有良好的催化性能。质量分数为20%的甘油水溶液以0.1 m L/min的速率进料,310℃时甘油转化率和丙烯醛的选择率分别为89.19%和83.61%。载体γ-Al_2O_3采用B2O3或Zr O2改性,可提高γ-Al_2O_3负载H_4SiW_(12)O_(40)催化剂的催化性能。B2O3改性催化剂,310℃时甘油的转化率近100%,丙烯醛的选择率达85.32%。同时,对活性组分H_4SiW_(12)O_(40)的适宜负载量、甘油水溶液质量分数、液体空速等也进行了考察。甘油水溶液质量分数为35%时,在20%HSi W 10%B2O3/γ-Al_2O_3催化剂上,液体空速为2.0 h-1,甘油完全转化,丙烯醛的转化率大于90%。     

基于二氧化硅溶胶的聚丙烯非织造布亲水后整理

为获得亲水性良好的聚丙烯非织造布,选用纳米二氧化硅溶胶为亲水成分,以聚丙烯酸酯乳液为胶黏剂,以异丙醇和去离子水为稀释剂配置亲水整理剂,然后将所得整理剂用于聚丙烯非织造布的亲水后整理。优化亲水整理剂中各组分的含量,探究后整理焙烘温度和时间,表征整理所得聚丙烯非织造布的亲水性能。结果表明:当二氧化硅溶胶质量分数为0.8%,聚丙烯酸酯质量分数为4.0%,异丙醇质量分数为24.0%,余量为水时,可获得性能良好的亲水整理剂;当烘干温度为60℃,烘干时间为300 s时,经亲水整理剂整理后的聚丙烯非织造布的水接触角为0°;相比未整理布样,整理后的非织造布的纤维表面出现胶黏剂和二氧化硅微球层组成的膜状物,断裂强力和断裂伸长几乎无变化,纯水通量明显增大;经60℃的水和乙醇分别处理3 h后,整理所得聚丙烯非织造布的接触角仅为23°和32°,证明制得的聚丙烯非织造布具有良好的亲水耐久性。