酯类添加剂对非溶剂致相分离法聚偏氟乙烯膜结构与性能的影响

以聚偏氟乙烯（PVDF）为成膜聚合物、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）为酯类添加剂，采用非溶剂致相分离（NIPS）法制备PVDF平板膜。通过扫描电子显微镜和膜孔径分析仪对PVDF膜的形貌和结构进行了分析和讨论，研究了不同比例DOP/DBP对PVDF膜结构与性能的影响。当m(DOP)/m(DBP)=2/1时，制备的PVDF膜水接触角为112.2°，油下水接触角为142.4°，煤油液滴可在1231.8 ms内完全浸润膜表面，说明该膜具有优异的超亲油疏水性。此外，纯油通量高达945.9 L/(m2·h)，油包水乳液分离效率可达99.3%，在油水分离方面具有广阔的应用前景。     

PVDF/PBS纤维膜的制备及其在油水分离中的应用:基于静电纺丝

通过静电纺丝制备疏水性PVDF/PBS纤维膜,并利用PVDF对PBS进行疏水改性。研究表明,PVDF的引入能使纤维膜的水接触角从86.5°转变至137.4°,表明PVDF能够有效改善PBS的疏水性。并且,PVDF的引入能够显著提高纤维膜的成膜性能与油水分离效率,并使纤维膜的油通量最高可达582L/(m~2·h)。     

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。     

静电直写聚偏氟乙烯纤维膜结构设计及应用

以聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜聚合物,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)/丙酮为混合溶剂制得纺丝液,采用静电直写技术制备了具有规整孔结构的PVDF多孔纤维膜。通过AutoCAD设计了不同膜孔间距的孔形貌,研究了溶剂组成对PVDF纺丝液流变性能和纺丝成纤性能的影响。结果表明,挥发性丙酮的加入有效地降低了纺丝液黏度,同时也提高了PVDF纤维膜的固化速率,有利于静电直写纤维膜的固化成形。此外,当电场电压3.5 kV、接收距离10 mm、挤出速率0.25 mL/h,直写5层时,所得PVDF纤维膜具有较好的规则孔形状和球晶次级结构。通过扫描电镜、静态水接触角、力学性能、渗透通量等测试分析,当设置孔间距为0.3 mm,所得PVDF纤维膜静态水接触角为117°,用于油水分离通量达1111.08 L/(m~2·h)(高10 cm油水自身质量),分离效率高于98%。     

超疏水PDMS/PVDF纳米纤维膜制备及其苯酚分离性能

采用静电纺丝法制备了聚二甲基硅氧烷(PDMS)/聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(ATR-FTIR)、能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)、水接触角等仪器对膜进行了表征,并获得了苯酚传质分离性能,讨论了PDMS/PVDF配比对纳米纤维膜结构和性能的影响.结果表明,当质量比PDMS∶PVDF=3∶7时,纳米纤维膜MPDMS3具有最佳微观形貌,厚度30μm,水接触角150°且25℃时总传质系数K_(ov)为16.9×10~(-7) m/s.将制备的膜MPDMS3应用于芳香烃膜分离回收系统(MARS)中分离水中苯酚,75 h后苯酚去除率达到99.7%,具有良好的长期稳定性.     

聚丙烯超疏水纤维膜的制备及其在油水分离中的应用

利用磁控溅射法在聚丙烯(PP)纤维膜上溅射SiO2纳米粒子,制备超疏水超亲油纤维膜,用于油水分离领域中。在PP纤维膜上溅射SiO2纳米粒子增加表面粗糙度,降低表面能达到超疏水的效果。通过调节溅射功率,改变疏水效果,当溅射功率为100W时,纤维膜的疏水性能最好,对水的接触角高达162.8±2.1°,对油的接触角为0°。更重要的是,PP-SiO2纤维膜在油水分离过程中仅仅依靠重力驱动,能够使油和水快速分离并且重复使用10次之后依然保持超疏水性,分离效率保持在90%左右,这将在工业油污和海洋溢油处理中,提供了新的材料。     

P(VDF-HFP)-SiO2/SF电纺Janus纤维膜的制备及油水分离应用

以疏水纳米SiO₂改性的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P（VDF-HFP）-SiO₂)和丝素蛋白（SF）为原料,利用静电纺丝技术,构建了具有非对称润湿性的P（VDF-HFP）-SiO₂/SF复合Janus纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、傅里叶红外光谱仪及水接触角测量仪对纤维膜的微观形貌、组成、结构及润湿性进行了表征,并测试了Janus纤维膜的疏水层厚度对油水分离通量及分离效率的影响。结果表明,采用P（VDF-HFP）-SiO₂纤维膜为疏水层,SF纤维膜为亲水层构建的Janus纤维膜具有单向水渗透功能及良好的油水分离能力;当疏水层厚度为70μm,亲水层厚度为130μm时,水分离通量可达到了11 300 L/（m²·h·MPa）,油水分离效率可达99.65%,该研究为Janus油水分离膜的制备提供了新的材料选择。     

四乙基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝二氧化硅油水分离膜的研制

利用四乙基氢氧化铵(TEAH)和酸性高锰酸钾对聚偏氟乙烯(PVDF)粉体进行改性,得到含有羟基改性的PVDF,再将四氯化硅(Si Cl4)水解后的原硅酸通过分子内脱水缩合的方法接枝到改性PVDF骨架上,通过浸没沉淀相转移法制得聚偏氟乙烯接枝二氧化硅(PVDF-g-SiO_2)油水分离膜。研究了TEAH含量对PVDF粉体接枝二氧化硅(SiO_2)的接枝率和油水分离膜性能的影响,同时采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜-X射线能谱和视频光学接触角测量仪测试了膜的结构和表面接触角。结果表明,TEAH使PVDF脱去部分氟化氢(HF)产生碳碳双键,双键经酸性高锰酸钾(KMnO_4)氧化生成羟基,SiO_2接枝到改性的PVDF粉体,硅元素均匀地分散在分离膜中。PVDF粉体接枝SiO_2的接枝率随着TEAH的含量增加而升高,分离膜的水通量随接枝率的升高先增加后降低。TEAH质量分数为1.4%,分离膜的接触角降低到62.8°,膜中SiO_2的接枝率和水通量分别为6.25%、889.5 L/(m2·h),截留率和水通量恢复率分别达到94.3%和90.4%,衰减率为9.6%。     

四乙基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝二氧化硅油水分离膜的研制EI北大核心CSCD

利用四乙基氢氧化铵(TEAH)和酸性高锰酸钾对聚偏氟乙烯(PVDF)粉体进行改性,得到含有羟基改性的PVDF,再将四氯化硅(Si Cl4)水解后的原硅酸通过分子内脱水缩合的方法接枝到改性PVDF骨架上,通过浸没沉淀相转移法制得聚偏氟乙烯接枝二氧化硅(PVDF-g-SiO_2)油水分离膜。研究了TEAH含量对PVDF粉体接枝二氧化硅(SiO_2)的接枝率和油水分离膜性能的影响,同时采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜-X射线能谱和视频光学接触角测量仪测试了膜的结构和表面接触角。结果表明,TEAH使PVDF脱去部分氟化氢(HF)产生碳碳双键,双键经酸性高锰酸钾(KMnO_4)氧化生成羟基,SiO_2接枝到改性的PVDF粉体,硅元素均匀地分散在分离膜中。PVDF粉体接枝SiO_2的接枝率随着TEAH的含量增加而升高,分离膜的水通量随接枝率的升高先增加后降低。TEAH质量分数为1.4%,分离膜的接触角降低到62.8°,膜中SiO_2的接枝率和水通量分别为6.25%、889.5 L/(m2·h),截留率和水通量恢复率分别达到94.3%和90.4%,衰减率为9.6%。     

部分碳化PTFE/PVDF中空纤维膜的制备及油水分离性能研究

聚四氟乙烯(PTFE)是一种强疏水的氟碳材料,很难用相转化成膜。本文将PTFE粉体分散在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中得到PTFE悬浮液,首先用干湿相转化法制得PTFE/PVDF中空纤维膜胚;然后在氮气气氛下进行部分碳化,制得部分碳化PTFE/PVDF中空纤维膜.用热重分析法、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜研究了PTFE/PVDF中空纤维膜胚的碳化工艺、膜碳化前后表面元素和微观结构变化情况;最后测试了膜的亲疏水变化和油水分离性能.结果表明：PTFE/PVDF中空纤维膜胚中的PVDF在360～450℃时发生C-H断裂,PTFE保持原结构,可以得到部分碳化PTFE/PVDF中空纤维膜.经部分碳化工艺制得的中空纤维膜孔径减小,形成连续、完整的微孔结构.当PTFE含量为40%时,碳化后制得的膜接触角达到102°,疏水性提高;对10%的模拟含油废水的渗透通量达到30 L/(m²·h)(跨膜压差：0.1 MPa)、分离效率达到80%,呈现出较好的油水分离性能和商业应用价值.     

纳米硅酸钙修饰膜的构建与油水分离性能研究

为了赋予聚丙烯微孔膜(MPPM)油水分离能力,采用仿生矿化技术在膜表面构建了纳米硅酸钙涂层。通过红外光谱、扫描电镜和能谱对矿化膜进行表征,发现矿化后膜表面形态并未发生明显变化,仅在膜表面覆盖了一层分布均匀的纳米硅酸钙颗粒。静态水接触角、水下油接触角及纯水通量研究结果显示,矿化膜具有优异的亲水性及水下疏油性,透水能力强,在0.10MPa跨膜压力下,水通量高达6043L/(m~2·h)。油水分离结果表明,矿化膜能有效分离油水混合物和油水乳液,在0.10MPa跨膜压力下,油水乳液水通量高达3201L/(m~2·h),油截留率可保持在99.98%以上,且膜表面的油污容易用水冲洗除去。     

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.     

PVDF/PU-编织管复合膜的制备及其性能研究

采用浸没沉淀相转化法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚氨酯(PU)-编织管复合管状膜。考察了PVDF/PU不同质量比例、编织管管径、疏密对管状复合膜性能的影响以及不同管径复合膜膜组件的膜通量。结果显示,随着体系中PU含量的增加,体系更加倾向于发生快速的液液分相,导致复合膜孔隙率增加和水通量提高。管径的增大对管状复合膜的水通量影响很小,但是膜组件的装填密度随着管径的增大而降低,膜组件膜通量依次降低。随编织管未填充系数的增大,复合膜的厚度减小,水通量增加。     

Cu(tpa)/PVDF杂化超滤膜的制备及性能研究

通过室温搅拌法合成了Cu(tpa)纳米晶,并将其作为改性剂制备了Cu(tpa)/PVDF杂化超滤膜.通过XRD、FTIR和SEM等手段表征Cu(tpa)纳米晶,系统研究了Cu(tpa)纳米晶及其含量对PVDF杂化超滤膜的形貌、结构以及性能的影响.采用SEM、XRD、FTIR、静态水接触角等手段对杂化膜进行了表征,结果表明,Cu(tpa)纳米晶可以有效调节PVDF膜的内部结构,当Cu(tpa)添加质量分数为5%时,Cu(tpa)/PVDF膜内部全部为海绵状结构.性能测试结果显示,添加Cu(tpa)材料可以显著提高PVDF膜的纯水通量,同时对BSA截留率保持在96%以上.此外,BSA静态吸附和恢复水通量测试表明,Cu(tpa)/PVDF膜具有良好的抗污染性能.     

臭氧接枝制备亲水性聚偏氟乙烯中空纤维油水分离膜

膜分离法是一种高效低耗的含油污水处理方法。用于油水分离的膜材料要求既具有良好的亲水性又具有良好的成膜性和力学性能,因此需要对膜进行改性。文中首先在聚偏氟乙烯分子链上臭氧接枝丙烯酸,然后再利用干湿法纺丝制备中空纤维膜,并研究了制膜条件对膜的油水分离性能的影响。实验结果表明,改性后的膜亲水性较好(水接触角50°),具有很高的纯水通量(400L·m-2·h-1以上)和较高的煤油截留率(95%)。同时,研究结果表明提高铸膜液浓度、提高挤出压力以及在凝固浴中添加溶剂会使膜的水通量下降而截留率上升。     

浓度及溶剂配比对PVDF静电纺纳米纤维膜的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)为纺丝溶质，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与四氢呋喃(THF)为混合溶剂，配制不同浓度和不同溶剂配比的纺丝溶液，利用静电纺丝技术制备了PVDF纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、光学接触角测量仪、ImageJ软件对所制纳米纤维膜的微观形貌、疏水性能、纤维直径等进行分析，研究了不同浓度和不同溶剂配比对纳米纤维膜的影响。结果表明：当溶液浓度为10%(PVDF质量分数),DMF/THF溶剂配比为3/2时静电纺丝制备的纳米纤维膜纤维形貌良好，直径分布均匀，具有良好的疏水效果。     

纳米纤维素修饰的碳纳米纤维制备及其疏水性研究

为拓展碳纳米纤维在环境清洁领域的应用，提高碳纳米纤维的水接触角，改善膜表面的疏水性能，获得疏水性较好的碳纳米纤维薄膜，利用静电纺丝法将纳米纤维素(CNFs)与碳纳米纤维前驱体复合，获得具有低表面能和良好疏水性能的纳米碳纤维/纳米纤维素复合纤维膜。通过对纳米纤维素含量进行调控，经预氧化和碳化处理后得到一系列具有规则三维空间网络结构的复合纤维膜，并探究不同纳米纤维素含量对复合纤维膜疏水性能的影响。结果表明：纳米纤维素修饰复合纤维膜随着碳化程度的提高其表面能呈现逐渐降低的趋势，其对水的接触角也逐渐增大，疏水效果得到较大幅度提升。随着纳米纤维素含量继续增加，复合纤维膜的水接触角呈上升趋势，未添加前接触角为36.13°,当纳米纤维素添加质量为20%时，水接触角最大为132.14°,提高了366%。     

静电纺丝制备超疏水/超亲油空心微球状PVDF纳米纤维及其在油水分离中的应用

采用静电纺丝技术制备了超疏水超亲油具有空心微球结构的聚偏二氟乙烯(PVDF)纳米纤维。通过扫描电镜(SEM)对样品的表面形貌及纤维直径的变化进行了表征。通过视频显微镜对纳米纤维表面与水的接触角和水滴照片进行测量与拍照。研究了不同结构的PVDF纳米纤维对润滑油的吸附性能。结果表明:PVDF/N,N-二甲基甲酰胺/H_2O静电纺丝溶液中水含量达到2.5%时得到具有空心微球结构的纳米纤维,纤维表面的水接触角为153.55°,其吸油率达到21.48g/g。     

PVDF/ZIF-8复合滤材的制备及其过滤性能研究

以聚酯纤维无纺布为接收基材,通过静电纺丝技术制备了包覆2-甲基咪唑锌盐(ZIF-8)纳米颗粒的聚偏氟乙烯(PVDF)/ZIF-8超细纤维过滤材料,系统研究了纺丝液浓度对PVDF纤维形貌的影响和不同纳米纤维复合膜克重的PVDF/ZIF-8复合滤材的过滤性能。研究表明:ZIF-8可显著降低PVDF/ZIF-8复合纤维的直径,最小平均直径可达(83±11) nm。在最佳纺丝条件下,随着纳米纤维复合膜克重的增加,纤维毡的过滤效率与阻力均增加。对于质量中值直径为0. 26μm的Na Cl气溶胶,PVDF/ZIF-8复合纤维毡的过滤效率为95. 910%时,阻力为47. 6 Pa;过滤效率为99. 534%时,阻力为111. 1 Pa。ZIF-8与纳米纤维结合形成的超细纤维复合毡,为低克重节能滤材的研制提供了新的思路。     

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.