聚砜超滤膜的表面改性技术研究

研究了PSF超滤膜的优化改性工况,考察了投加TiO_2、SDBS、APS含量和pH对PSF超滤膜改性的影响。结果表明,PSF超滤膜的优化改性工况,TiO_2、APS、SDBS的质量浓度分别为0.40、0.80、5 g/L,pH为2.0。改性膜与原膜相比,其接触角由65.23°降至50.21°,截留率由53.20%升至84.31%,通量衰减率由75.32%降至44.51%,纯水通量恢复率由40.37%升至64.53%。纯水通量由594.5 L/(m~2·h)降至501.4 L/(m~2·h)。膜的亲水性、截留率和抗污染性能等指标均有明显改善,而聚苯胺复合层的加入使得传输阻力增加而导致纯水通量略有降低。     

亲水化改性PVDF超滤膜的抗污染特性研究

以不同通量的自制亲水化纳米SiO2改性PVDF超滤膜(PS)和聚乙烯醇改性PVDF超滤膜(PA),对城市污水二级出水(EfOM)和牛血清蛋白(BSA)水溶液进行了过滤试验,通过对比未添加改性剂的PVDF超滤膜,考察通量衰减率、膜污染阻力构成、通量恢复率等指标,分析水质与膜材料间的相互关系对超滤膜抗污染能力的影响.结果表明,在BSA料液中,3种通量下,低通量的膜抗污染能力好于高通量膜.20 min内PA膜表现出最低的膜通量衰减,而P膜在过滤初期通量就急剧下降.在EfOM料液中,各通量下,P膜通量衰减严重且产生了不可逆的堵孔阻力,亲水化改性后膜通量衰减率降低,稳态通量高,膜污染阻力主要来自于浓差极化和滤饼层阻力,其中PS膜通量下降率最低,而PA膜清洗后通量易恢复.     

PVDF/PVA亲水化改性超滤膜的制备及表征

采用聚乙烯醇(PVA)对PVDF超滤膜进行亲水化改性,研究不同PVDF/PVA优化配比(wt/wt)对共混超滤膜结构和的性能影响。结果表明,当PVDF/PVA配比为8/2时,纯水通量最大,为1542.3 L/m2·h,截留率最小,为56.30%,平均孔径为67.75 nm,孔隙率为78.61%,膜的接触角为41.68°,此时超滤膜的性能最好,膜表面多孔。     

纳米纤维素对聚偏氟乙烯复合超滤膜结构与性能的影响

选用乙酰化纳米纤维素(CNCs)作为聚偏氟乙烯(PVDF)膜的改性材料,通过共混改性方法制备新型CNCs/PVDF复合超滤膜,探究了乙酰化CNCs含量对CNCs/PVDF复合超滤膜的结构与性能的影响.结果表明:随着乙酰化CNCs质量分数从0增加到1.0％,复合超滤膜的表层膜孔增多,膜通量恢复率及对牛血清蛋白的截留率明显...     

低温氨等离子体改性聚醚砜超滤膜气相接枝丙烯酸

采用低温氨等离子体处理和气相接枝丙烯酸对聚醚砜(PES)膜进行表面改性,以提高超滤膜亲水性和抗污染能力。考察了改性膜物理及化学特性变化,并研究了改性膜的通量及截留率特性。结果表明,改性膜表面接枝有亲水基团,水接触角由原始的67°降低至9°,亲水性能明显提高;纯水通量、牛血清蛋白通量和截留率均大于原始膜。     

添加剂类型对PES超滤膜结构和性能的影响

采用PEG-400作为有机小分子添加剂、PVP-K30作为有机大分子添加剂、TiO_2作为无机小分子添加剂,使用非溶剂致相分离(NIPs)法制备了PES中空纤维超滤膜。利用电子显微镜(SEM)、实验室自制测量装置对PES超滤膜进行表征。结果表明,当TiO_2的添加量为0.6%时,膜的综合性能最优,此时水通量达到128.6 L/(m~2·h),对牛血清蛋白(BSA)溶液的截留率为83.9%。     

没食子酸诱导构筑MXene层状孔道的PVDF抗污膜

膜污染是目前影响膜技术发展的制约因素之一.为提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的亲水性和抗污染性,以PVDF为膜材料,聚乙二醇(PEG 6000)为添加剂,采用相转化法制备PVDF平板膜;以没食子酸(GA)和聚乙烯亚胺(PEI)的交联网状结构为功能化平台,利用真空辅助抽滤法将Ti3C2Tx MXene沉积到膜上,进而达到对PVDF膜改性的目的.接触角测试结果表明,GA涂层与Ti3C2Tx MXene沉积层的加入使PVDF膜的水接触角从92.减小为30°,膜的亲水性明显提高;膜与牛血清蛋白(BSA)间的黏附力从267.5 pN降低至23.5 pN,通量恢复率高达98.78％,表明改性后,膜的抗污染能力明显增强.     

聚砜/纳米TiO_2有机-无机复合超滤膜及其性能

用阴离子表面活性剂改性的纳米TiO_2,加入到聚砜铸膜液中,采用相转化法制备了纳米TiO_2分散均匀的聚砜/TiO_2复合超滤膜.通过测定纯水通量、对牛血清蛋白的截留率、水接触角、黏度,抗污染性,机械强度及处理模拟含油乳化废水等实验,研究了不同TiO_2加入量对膜的超滤性能和力学性能的影响.结果表明,当纳米TiO_2的加入量为2%时,膜的性能得到了明显的改善,纯水通量提高了69%,同时膜的抗压强度和断裂强度也分别提高了50%和26.7%,并且膜的亲水性也明显增强,水接触角由72.1°降低到41.4°,膜的抗污染性明显增强,对含油乳化废水实验中,实现了出油率和渗透通量同时提高.但进一步增加TiO_2的浓度(3%以上)膜的机械强度、亲水性和超滤性能反而下降.因此在聚砜膜中适量地添加纳米TiO_2粒子,可明显改善膜的亲水性和力学性能,提高膜的通量,增强膜的抗污染能力,从而拓宽了膜的应用领域.     

自组装法制备PVDF-SiO_2/PVSQ超疏水复合膜及膜蒸馏抗污染性能

采用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMOS)对SiO_2疏水改性,通过自组装法,将改性SiO_2接枝在商业PVDF (聚偏氟乙烯)膜表面,使其表面达到超疏水。利用场发射电子显微镜、红外光谱仪、接触角测量仪及毛细流孔径分析仪等仪器对改性前后膜的表面形貌、化学组成、接触角及孔径变化等性能参数进行表征。结果表明,VTMOS不仅对SiO_2疏水改性,还通过自身的水解缩聚反应,生成了规整圆球状的聚乙烯基倍半硅氧烷(PVSQ)微粒,纳米级SiO_2分布于微米级PVSQ表面,在改性膜表面构造了多层次微/纳米粗糙表面,在低表面能疏水基团乙烯基和甲氧基的共同作用下,成功实现了超疏水改性,改性膜水接触角达到159.5°,滚动角降至8.1°。以NaCl、HA和CaCl2混合溶液为进料液,对商业PVDF膜和改性膜进行了长期直接接触式膜蒸馏(DCMD)实验,探究其抗污染性能。结果表明,改性膜适用于长期DCMD实验,并表现出比商业PVDF膜更稳定的通量,截盐率始终大于99.99%,具有良好的稳定性和抗污染性能。     

羧基功能化石墨烯/聚偏氟乙烯混合基质超滤膜的制备及性能

以石墨烯/聚偏氟乙烯(PVDF)杂化超滤膜为研究对象,针对氧化石墨烯(GO)与PVDF相容性差且分散不均存在界面缺陷的问题。从GO表面官能团设计出发,采用羧基化方法对GO进行功能化处理得到羧基化氧化石墨烯(GO-COOH,GC)。通过浸没沉淀相转化技术制备了GO/PVDF和GC/PVDF混合基质超滤膜,对比探讨了两种超滤膜的性能(纯水通量、截留率、耐污染性能、机械性能及亲水性)。结果表明,当添加量为2.5wt%时,GC/PVDF超滤膜的纯水通量为GO/PVDF体系的1.5倍,接触角降低了13.9%,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了1.3倍和1.1倍。GC/PVDF超滤膜的综合性能较好,膜的浓差极化阻力、可逆污染阻力、膜自身的阻力及过滤BSA溶液的阻力均较小,混合基质超滤膜的性能由GC的亲水性和相容性共同决定。     

自组装法制备PVDF-SiO2/PVSQ超疏水复合膜及膜蒸馏抗污染性能

采用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMOS)对SiO₂疏水改性,通过自组装法,将改性SiO₂接枝在商业PVDF(聚偏氟乙烯)膜表面,使其表面达到超疏水。利用场发射电子显微镜、红外光谱仪、接触角测量仪及毛细流孔径分析仪等仪器对改性前后膜的表面形貌、化学组成、接触角及孔径变化等性能参数进行表征。结果表明,VTMOS不仅对SiO₂疏水改性,还通过自身的水解缩聚反应,生成了规整圆球状的聚乙烯基倍半硅氧烷(PVSQ)微粒,纳米级SiO₂分布于微米级PVSQ表面,在改性膜表面构造了多层次微/纳米粗糙表面,在低表面能疏水基团乙烯基和甲氧基的共同作用下,成功实现了超疏水改性,改性膜水接触角达到159.5°,滚动角降至8.1°。以NaCl、HA和CaCl₂混合溶液为进料液,对商业PVDF膜和改性膜进行了长期直接接触式膜蒸馏(DCMD)实验,探究其抗污染性能。结果表明,改性膜适用于长期DCMD实验,并表现出比商业PVDF膜更稳定的通量,截盐率始终大于99.99%,具有良好的稳定性和抗污染性能。     

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜制备及分离性能

用N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸钠(EDTS)对氧化石墨烯进行修饰,制备出亲水的EDTS-GO纳米复合物。然后通过共混的方式将EDTS-GO添加到PVDF中,制备出EDTS-GO改性PVDF超滤膜。接触角分析和红外光谱结果表明,在相转化过程中EDTS-GO转移至膜表面,PVDF膜表面的亲水性增强。系统考察了不同EDTS-GO添加量对膜性能的影响。膜性能测试表明,随着EDTS-GO添加量的增加,PVDF膜的纯水通量先增大然后降低,当添加量为0.5%时,纯水通量达到最大值,711.2 L·(m2·h)-1。此外,抗污染实验表明,EDTS-GO改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能。     

基于强氢键作用的超分子微纳米涂层改性滤膜

为解决油水分离滤膜循环使用性差的问题,采用超分子鞣酸-聚乙烯醇(TA-PVA)黏结剂黏附鞣酸-铜(TA-CuⅡ)形成鞣酸-聚乙烯醇-铜(TA-PVA-CuⅡ)涂层改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜,制备了具有稳定微纳米涂层的超亲水/水下超疏油膜(TA-PVA-CuⅡ@PVDF)。采用SEM、FTIR、XPS对制备的膜进行了表征,对改性前后PVDF膜的表面润湿性、油水分离性进行了测试,考察了二价铜离子改性时间对TA-PVA-CuⅡ@PVDF循环使用性以及涂层耐久性的影响。结果表明,在亲水性TA-PVA-CuⅡ微纳米涂层的作用下,TA-PVA-CuⅡ@PVDF的水接触角和水下油接触角分别可达到0°和151.0°,其对乳化油的分离膜通量和分离效率最高分别可达1169.30L/(m²·h)和99.99%,展现出优异的油水分离性能。二价铜离子改性时间为20min时,TA-PVA-CuⅡ@PVDF循环稳定性和耐久性最佳,具有15次的循环分离次数,并且通量改变率为6.6%。     

光催化膜分离工艺处理混凝废水的研究

采用光催化膜分离耦合工艺处理混凝废水。首先通过相转化法自制二氧化钛(TiO_2)改性聚偏氟乙烯(PVDF)光催化超滤膜;然后通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测试仪、自制光催化膜分离工艺装置对膜结构、膜表面亲疏水性以及膜光催化和过滤性能进行测试分析;并通过改变进水流速、溶液pH,分析光催化膜分离工艺处理混凝废水的特点。研究结果表明,TiO_2成功嵌入到PVDF膜中,改性后膜接触角减小,具有一定的的光催化性能和更好的过滤性能。在混凝废水的处理过程中,进水流速主要影响膜通量,pH主要影响截留率,但光催化对膜分离过程的改进效果并不受工艺参数的影响。     

负载纳米银磺化聚醚砜超滤膜的制备及其抗菌性

为了改善聚醚砜(PES)膜的抗污染性能,将PES磺化并制成超滤膜,然后将超滤膜浸渍在硝酸银溶液中,吸附Ag~+的超滤膜在维生素C的还原作用下将Ag负载在膜表面,制备了负载纳米银磺化超滤聚醚砜膜(SPES-Ag)。通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)对SPES-Ag超滤膜进行了表征,并通过细胞吸附法进行了抗菌性测试。结果表明,纳米银的平均尺寸为120 nm,它的负载提高了超滤膜的抗菌性能,对大肠杆菌、假单胞菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别达到了96.7%,98.3%,87.7%。此外,水通量和截留率的测试结果表明,SPES-Ag超滤膜的水通量为438.4 L/(m~2·h),对牛血清蛋白(BSA)的截留率达到94.3%。     

TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜的制备与性能表征

采用非溶剂致相分离法制备TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜,利用傅里叶红外吸收光谱技术、扫描电镜表征了膜的化学组成及微观形态,考察了添加纳米TiO_2粒子对PVDF膜的纯水通量、截留率、机械强度、孔隙率及亲水性等性能的影响。结果表明,与未添加纳米TiO_2粒子的膜相比,其微观结构、亲水性及膜性能均有显著提高;纳米TiO_2粒子的添加有效改善了膜的亲水性及机械强度,但过量添加会造成团聚,从而影响膜的分离性能。纳米TiO_2粒子的质量分数为1%时制得的膜综合性能为优,纯水通量达到了524.3 L/(m2·h),BSA截留率达到了96.3%,拉伸强度为2.69 MPa,断裂伸长率为182%,表面纯水接触角为65.4°,孔隙率为77.9%。     

共混制备抗菌聚醚砜中空纤维超滤膜及其表征

辣素衍生物N-(4-羟基-3-甲氧基-苄基)丙烯酰胺HMBA和乙烯基单体(丙烯酸乙酯和丙烯酰胺)通过溶液聚合方法合成的共聚物HAE,将这种共聚物做为抗菌材料与聚醚砜共混均匀形成铸膜液,通过干-湿相转化法制备改性中空纤维超滤膜。铸膜液中共聚物的质量分数为0~3%,通过傅里叶红外全反射FTIR-AIR、水静态接触角(CA)、扫描电子显微镜(SEM)、错流过滤评价仪、抗菌实验、长期抗耐污染性实验对纤维膜进行表征及分析。结果表明,共混改性之后中空纤维超滤膜表面含有亲水基团,膜表面的接触角显著降低;当HAE在铸膜液中的质量分数为1%时,膜的纯水通量能达到193.7 L/(m2·h),膜对牛血清蛋白的截留率为95%,相对基膜分别提高90.5%和5.5%,通过去离子水清洗之后膜的通量恢复率能达到90.82%;抗菌性随着共聚物含量的增加而增强,当HAE的质量分数为3%时,超滤膜的抗菌率达到90%。由长期的耐污染测试发现改性膜对微生物具有很好的抵抗能力。     

聚丙烯腈/聚醚砜碱水解改性膜的制备及性能研究

利用浸没沉淀的工艺制备聚丙烯腈/聚醚砜（PAN/PES）复合超滤膜,并使用碱溶液浸泡的方法对PAN/PES超滤膜表面进行亲水改性。通过扫描电子显微镜研究改性前后的超滤膜表面结构,使用红外光谱仪分析超滤膜的化学组成,通过接触角测量仪对改性前后超滤膜的表面亲水性进行对比测试,采用膜性能评价仪对超滤膜的纯水通量、抗污染性进行测试。结果表明：碱水解处理最佳水解时间为1.0 h,PAN/PES-1.0 h改性超滤膜的纯水通量为541.9 L/（h·m2）,相较于未改性的原始超滤膜提高了75%。相较于原始超滤膜,经过1.0 h水解改性后超滤膜的水接触角从79.3°降低至62.9°,说明改性后超滤膜的表面亲水性得到提升。同时,水解膜的抗污染性也得到明显提升,膜污染系数从0.846 2降低至0.217 4。     

高强度碳纳米管改性超滤膜制备

采用液-固相转化法,以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和N、N—二甲基乙酰胺(DMAc)为原料,通过改变碳纳米管的含量来制备高强度纳米改性超滤膜。研究发现,碳纳米管不但改善了PVDF超滤膜的膜通量,还增强了其抗拉伸性能,明显提高了其强度;当碳纳米管含量为0.3%时,膜的通量以及强度都达到了最佳性能。     

共混β-环糊精改性PVDF膜的制备及性能

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂、聚乙二醇20000 (PEG 20000)和聚乙烯吡咯烷酮K30 (PVP K30)为致孔剂,以β-环糊精(β-CD)为添加剂进行共混改性,采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备了β-CD共混改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜。考察了β-CD添加量对改性膜微观形貌、渗透性能和截留性能、亲水性和抗污染性能的影响。结果表明,添加β-CD后改性膜表面开孔数量及孔径增加,膜截面皮层变薄,亚层发展出小指状孔,贯通的大指状孔数量降低,指状孔壁上出现更为疏松的大孔结构。添加β-CD后改性PVDF膜的纯水通量和牛血清蛋白(BSA)截留率均大幅提高,其中β-CD添加量为4%时改性膜的综合性能最佳,其纯水通量为1 848 L/(m²·h·bar),BSA截留率为90.43%。添加β-CD后改性膜动态水接触角下降为0°的时间减少,说明其内在湿润性增强。改性膜在渗透性能和分离性能提高的同时保持了较好的抗污染性能,所有膜的通量恢复率均达到98%以上。