NA-40成核剂对热致相分离法制备聚偏氟乙烯微孔膜结构和性能的影响

以磷酸三丁酯(TBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)为混合稀释剂,2,2-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酸钠(NA-40)为成核剂,采用热致相分离(TIPS)法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜,并考察了NA-40含量对PVDF膜结构、泡点压力、最大及平均膜孔径与渗透性能的影响。研究表明,NA-40的加入可抑制成膜过程中大球晶的生长,且随着NA-40含量的增加,膜的最大孔径,平均孔径及纯水通量先减小后增加。当NA-40的质量分数为0.5%时,PVDF膜结构均匀,纯水通量达到1220 L/(m2·h),并具有良好的截留性能。     

高强度PVDF-PET编织管改性复合膜的制备及其性能研究

本研究以PET编织管为内支撑层,以PVDF为膜基材、PVA为亲水化改性剂,利用涂覆-浸没凝胶相转化法制备得到具有高强度的PVDF-PET编织管改性复合膜,考察编织管的参数及PVA浓度对改性复合膜性能的影响,并以城市二级出水为过滤对象分析了改性复合膜的相关性能.结果显示:随PET编织管外径增大或编织目数减少,复合膜纯水通量、平均孔径都有显著的提高,而孔隙率却降低,当编织管外径为2.1mm,目数为45(约325μm)时,复合膜的纯水通量达1 516L/(m2·h),孔隙率高达61.6%.随着PVA浓度的增加,膜纯水通量上升,孔隙率、平均孔径增大,复合膜表面从大量致密的微孔逐渐变为大孔、多孔,孔间连通度增大,在PVA浓度为4%时,膜表面孔分布更为均匀、密集,膜通量、孔隙率、平均孔径的数据整体最优;且复合膜对浊度具有很好的去除效果.     

PVDF中空纤维膜改性研究(1)交联PVP制备亲水化PVDF中空纤维膜

利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的自交联以及与聚偏氟乙烯(PVDF)的互交联,实现了PVDF微孔膜的亲水化改性.考察了溶液浓度、反应时间等因素对改性PVDF膜性能的影响,采用FT-IR、NMR、接触角和水通量等测试方法表征改性前后PVDF膜的性能.结果表明,自交联PVP的强吸水性使得改性后的PVDF膜(PVDF-cl-PVP膜)亲水性显著提高,与水的接触角45 s内即可降至0°,膜的纯水通量为600 L/(m2·h).PVDF与PVP的互交联以及PVP的自交联结构使得PVP牢牢固定于PVDF微孔膜外表面及膜内部孔通道表面,实现了PVDF微孔膜的永久亲水化.PVDF-cl-PVP膜经纯水反复清洗后仍能保持很高的亲水性.经PVP改性后,PVDF膜的通量恢复率提高了16％,表明PVDF-cl-PVP膜的抗污染性得到显著提高.     

凝固浴组分对双凝固浴法制备PVDF膜结构和性能的影响

在内外凝胶浴中添加不同含量的溶剂,采用双凝固浴法制备了PVDF/PVP/DMAc中空纤维膜.通过膜形貌扫描电镜( SEM)表征,纯水水通量和牛血清蛋白(BSA)截留率测试实验,分析评价了凝固浴中溶剂含量对PVDF中空纤维膜结构与性能的影响.结果表明,凝固浴中溶剂含量增大会导致皮层孔隙率增多,而对亚层结构的影响各不相同.膜的纯水渗透通量变化无明显规律性,但BSA截留率保持相对稳定.当内外凝固浴中溶剂体积分数分别为30％和70％时,膜内部大孔发育良好,亚层疏松多孔,水通量分别为270 L/(m2,h)和548 L/(m2·h),显示了良好的渗透性能.     

SiO2/PSf杂化超滤膜制备和性能研究

分别以粉末和溶胶-凝胶的方式向聚砜铸膜液中添加不同含量的SiO2,通过L-S相转换法制备SiO2/PSf杂化超滤膜.比较两种体系在不同SiO2含量下铸膜液的稳定性、黏度,及膜的微观结构、平均孔径、孔隙率、渗透性能和机械性能.结果表明,以溶胶-凝胶方式添加SiO2的铸膜液更加稳定,各方面性能更好.粉末添加下SiO2含量为2%时效果较好,水接触角为62°,纯水通量为141 L/(m2·h),对腐殖酸(Mr=370 000)的截留率为83.7%;溶胶-凝胶添加下SiO2含量为8%～10%时效果较好,水接触角为40°,纯水通量为182 L/(m2·h),对腐殖酸(Mr=370 000)的截留率为92%.     

纳米氢氧化铝镁改性PVDF膜性能的研究

采用相转化法制备了纳米氢氧化铝镁/PVDF杂化膜,考察了纳米氢氧化铝镁的加入对膜的纯水通量、截留率、孔径、孔隙率、微观结构、机械性能、热稳定性和吸附性能的影响.并通过X射线光电子能谱(XPS)和X射线能谱(EDS)分析了膜表面和断面的元素含量.与不添加纳米氢氧化铝镁的PVDF膜性能对比,结果表明,纳米氢氧化铝镁的加入明显提高了膜的纯水通量、截留率、机械性能和吸附性能,而对膜的孔径和孔隙率影响不大.SEM和热重分析表明,纳米氢氧化铝镁的加入明显改变了膜的孔结构,其热性能却略有降低.     

热致相分离法制备平片式EVOH微孔膜研究

采用热致相分离方法,选择乙烯的摩尔分数为32%的乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)为原料,丙三醇为稀释剂制备了亲水性高分子平片式微孔膜,并研究了体系组成、冷却速率等对膜的结构和性能的影响.测试了膜的纯水通量、截留率和孔隙率,用泡点法测得了平均孔径.并用扫描电子显微镜(SEM)表征了微孔膜的断面形态.结果表明:分相的方式及微孔的形态由体系组成及冷却速率决定.降低聚合物浓度,延缓冷却速率,都有利于较大孔径膜的生成并得到较大的纯水通量和孔隙率,同时截留性能有所下降.     

纳米SiO2的加入对PVDF/SiO2超滤膜结构和性能的影响

将普通纳米SiO2、疏水纳米SiO2、亲水纳米SiO2分别加入到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,通过相转化法制得PVDF/SiO2杂化超滤膜,重点探讨了SiO2加入量及上述三种类型纳米SiO2对PVDF杂化超滤膜水通量、截留率和抗污染性能的影响.结果表明:膜的孔隙率、平均孔径、水通量、截留率和抗污染性随SiO2含量增加而先增大后减少;SiO2含量为2%时,膜水通量由大至小为:普通纳米SiO2杂化膜、疏水纳米SiO2杂化膜、亲水纳米SiO2杂化膜,抗污染性由大至小为:亲水纳米SiO2杂化膜、普通纳米SiO2杂化膜、疏水纳米SiO2杂化膜.     

聚偏氟乙烯膜的Fenton氧化改性研究

采用Fenton试剂对聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行氧化改性,研究了[H2O2]/[Fe2 ]及温度对超滤膜性能的影响,测定了改性前后超滤膜的纯水渗透通量、截留性能、膜表面亲水性、耐污染性性能及红外光谱.结果表明,随着[H2O2]/[Fe2 ]比值的增大,纯水渗透通量由纯PVDF膜的26.7L/(m2·h)提高到103.2L/(m2·h),膜表面水接触角由75°降为58.5°,黏附功由91.64mN/m提高到110.84mN/m.温度升高利于改性.[H2O2]/[Fe2 ]比值为12时,红外光谱图中出现了C=C双键及O-H键的伸缩振动特征峰,膜阻力增大系数m由纯PVDF膜的1.049减小到0.448,膜的耐污染性能得到明显改善.     

PVDF/PDA共混膜的制备及其性能研究

采用多巴胺自聚合原理生成聚多巴胺,通过聚多巴胺对PVDF膜进行共混改性,制得聚偏氟乙烯/多巴胺(PVDF/PDA)共混膜.采用SEM、纯水和酵母悬浊液超滤杯恒压过滤测试以及抗污染能力测试等对共混膜的结构和性质进行考察,同时探讨了不同共混浓度及不同PDA添加量对膜抗污染能力的影响.PDA添加量为0.3%(质量分数)时,纯水通量从PVDF对照膜的56.19L/(m2·h)提高至69.63L/(m2·h).通过重复过滤实验考察共混膜的抗污染能力,结果表明,加入PDA后共混膜的抗污能力有很大提高,PVDF对照膜的一次和二次通量恢复率仅为68.5%和56.4%,而PDA改性后的共混膜通量恢复率均在90%以上.     

基于NIPS法聚苯砜超滤膜海绵孔结构的微观调控

以聚苯砜(PPSU)为膜材料,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用NIPS法制备了高通量全海绵孔结构的PPSU超滤膜,对膜微观结构、纯水通量、亲水性、孔隙率及孔径进行了表征,考察了添加剂和凝胶浴组成对膜微观结构和性能的影响.结果表明,在双组分凝胶浴(70%NMP-30%H_2O,质量分数)下,PEG1000和PVP的加入使指状孔结构增多,膜通量从29.64 L/(m~2·h)上升到317.50 L/(m~2·h),同时可改善膜亲水性,接触角从76.30°降到65.82°.在三组分凝胶浴(质量分数70%NMP-乙醇-H_2O)下,乙醇的加入可促进海绵孔结构的形成,膜通量从139.43 L/(m~2·h)降到49.30 L/(m~2·h),乙醇质量分数为4%时,得到全海绵孔结构的PPSU膜,此时膜通量为70.46 L/(m~2·h).     

甲基纤维素对SiO2薄膜性能的影响

以正硅酸乙酯为主要原料,采用溶胶凝胶法和浸渍提拉技术在氧化铝支撑体上进行涂膜,研究了在制备过程中引入甲基纤维素(MC)对SiO2薄膜性能的影响.采用FT-IR和AFM、BET等测试技术对膜的热稳定性、凝胶膜热处理前后的结构变化和薄膜的表面微观形貌进行表征.实验结果表明,甲基纤维素对SiO2溶胶体系起到增稠剂的作用,本次实验确定的最佳加入量为每100mL溶胶中加入0.35g甲基纤维素;SiO2薄膜表面光滑平整,内部结构均匀,具有良好的热稳定性;但与未加入甲基纤维素的薄膜相比较,薄膜的孔隙率和平均孔径均有一定的减少;SiO2薄膜的孔径分布呈单峰且较窄,其最可几孔径为1.14nm;添加甲基纤维素后的薄膜在0.18MPa下,纯水通量为880L/(m2.h);孔隙率约为31%,体积密度为2.4%.     

连续式平板刮膜机的制备及应用研究

应用非溶剂致相法,通过自主设计研发的平板刮膜机制备聚偏氟乙烯(PVDF)成品膜.为提高PVDF超滤膜的综合性能,以聚乙二醇(PEG)为成孔剂,以二氧化钛(TiO2)为添加剂,系统研究了PVDF固含量、成孔剂种类和含量以及TiO2纳米颗粒对PVDF超滤膜的微观形态以及通量和截留率的影响.结果表明,当PVDF固含量(质量分数)为22%,PEG-6000质量分数为17.5%,并且添加质量分数0.5%TiO2所制备的成品膜具有较高的综合性能,其纯水通量可达1 030L/(m2·h·0.1MPa),对胃蛋白酶的截留率可达76%.     

凝固浴强度对原位聚合改性聚偏氟乙烯膜结构与性能的影响

采用原位聚合的方法得到聚偏氟乙烯(PVDF)与聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)的均相共混溶液,以不同配比的水和溶剂磷酸三乙酯(TEP)的混合溶液作为凝固浴,通过非溶剂复合热诱导相分离方法,制备了系列具有互穿网络结构孔的亲水性PVDF微孔膜.X射线光电子能谱(XPS)分析表明,随着凝固浴中水含量的增加,PHEMA在PVDF微孔膜表面富集度增加.原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)发现,随着凝固浴中水含量的增加,PVDF微孔膜上表面由开孔结构逐渐发展为致密结构,且粗糙度随之减小.通过动态接触角测试发现,随着凝固浴中水含量的增加,改性PVDF微孔膜初始接触角由139.7°降低到64.7°,水滴在膜表面的浸润时间由313s减小到16s.水通量测试表明,随着凝固浴中水含量的增加,PVDF微孔膜的纯水通量由2 300L/(m2.h)减小到400L/(m2.h),但由于具有良好的可润湿性,改性干膜仍然保持与湿膜相当的水通量.     

PVDF/PET平板式复合膜的制备及性能研究

利用非溶剂致相法制备PVDF/PET平板式复合膜,考察了添加剂、相对湿度、蒸发时间对复合膜性能的影响。结果表明添加剂为5%(wt,下同)聚乙二醇-400和0.5%聚乙烯吡咯烷酮K17复配、空气相对湿度为65%、蒸发时间为10s时制得的复合膜综合性能较优,膜的纯水通量达562.4L/(m2·h),孔隙率为70.5%,断裂拉伸强度和断裂伸长率分别为23.3MPa和58.1%。将此复合膜安装在浸没式MBR中处理生活污水,控制出水通量为0.46m3/(m2·d),连续运行6个月,跨膜压差均小于16kPa,膜比通量均大于8,CODcr去除率均高于83.8%,NH3-N去除率均高于90.1%,SS去除率均高于95.0%。     

4A沸石分子筛/PVDF/SMA-g-PEG共混膜的制备及性能研究

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的水通量、抗污染能力和使用寿命,对PVDF膜进行亲水化改性.将有机-无机材料共混杂化,选取4A沸石分子筛作为无机添加剂引入PVDF/SMA-g-PEG有机基体中,制备4A沸石分子筛/PVDF/SMA-g-PEG杂化膜.分别采用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪观察了膜样品的表面结构.测定膜样品孔隙率达76.31%,纯水通量为700.30L/(m~2·h),对牛血清蛋白的截留率为65.5%,污染后纯水通量恢复率为94.6%,膜样品在100s内接触角的变化率逐渐增大.膜的拉伸强度和断裂伸长率在4A分子筛质量分数为16%时,与PVDF膜相比分别增长了84.9%和213.6%.4A沸石分子筛质量分数为16%的4A分子筛/PVDF/SMA-g-PEG共混膜的亲水性、抗污染性和力学性能均高于PVDF膜,故其应用前景广阔.     

SiO_2掺杂对四通道氧化铝中空纤维结构与性能的影响

采用相转化和高温烧结相结合的方法制备四通道α-Al_2O_3中空纤维,系统考察了SiO_2掺杂含量对中空纤维结构与性能的影响.结果表明,1 500℃煅烧温度下SiO_2与Al_2O_3发生原位烧结反应生成莫来石相,且莫来石相的含量随SiO_2掺杂含量的增加而增大;SiO_2掺杂含量的增加有利于提高中空纤维的纯水通量和孔隙率,当SiO_2掺杂含量达到20%(摩尔分数)时,中空纤维的纯水通量可达18.11m3/(m2·h),孔隙率为59.9%.选用SiO_2掺杂含量为20%的中空纤维作为载体,合成的中空纤维NaA分子筛膜用于90%(质量分数)乙醇/水渗透汽化分离,75℃下膜的渗透通量高达21.21kg/(m2·h).     

纳米TiO2改性PVDF中空纤维膜的制备及性能研究

疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水化改性是当前膜分离技术研究的热点之一。利用共混改性将纳米TiO2颗粒加入铸膜液,通过溶胶凝胶法制备改性PVDF中空纤维膜。采用AFM和SEM对膜表面进行表征,以接触角,孔隙率,水通量和平均孔径为评价标准,确定改性膜中纳米TiO2颗粒投加的最佳比例。结果表明:与未改性膜相比,改性膜表面平滑,粗糙度明显降低;改性膜断面的孔状结构更加微小,内部主要以海绵状为主;改性膜的接触角及孔隙率均有所改变,膜表面的亲水性增强,纯水通量提高4-5倍,最大达657.3L/m2.h。     

异径聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及其性能研究

为增强膜材料的抗污染性能,通过对于湿相转化法制膜过程中铸膜液及芯液挤出频率及强度的调节,研制出内径呈规则性波动的异径聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微孔膜.系统研究了异径膜的波动周期、内径比对膜强度、通量及其耐污染性的影响规律.结果表明,随着波动周期的减小、内径比的增加,膜丝的始泡点略有减小,通量显著提高.波动周期为5.0 cm时,膜的内径比从1.0增加到1.4时,纯水通量由180.1 L/(m2·h)增至260.0 L/(m2·h);在卵清蛋白溶液中通量的衰减比由39.1％降至27.5％.内径比为1.3时,膜丝从无波动至波动周期减小到4.0 cm时,纯水通量由180.1 L/(m2·h)提高至234.1 L/(m2·h);在卵清蛋白溶液中通量衰减比由39.1％降至32.7％.     

添加剂PEG对PVDF/SiO_2杂化膜性能的影响

在PVDF/SiO2体系中添加了PEG,利用浸没沉淀相转化法制备了PVDF/SiO2杂化膜,并对膜性能进行测试,采用SEM观察膜表面与断面的微孔结构.结果表明:铸膜液中加入PEG,促进了SiO2在PVDF体系中的分散,增加了界面微孔数量,该膜试样在保持较高截留率的情形下,水通量得到了一定程度的提高.SEM断面照片显示,在PVDF/SiO2体系中加入PEG,制备的PVDF/SiO2杂化膜试样中大孔的数量增多,而且孔壁上细小微孔数量也增多.