不同亲水基团亲水改性PTFE中空纤维膜

为改善PTFE中空纤维膜表面亲水性能,扩大其在污水处理领域中的运用,采用含有磺酸基、氨基、羟基、醛基、羧基的溶液浸渍预处理,利用低温等离子体法对PTFE中空纤维膜进行表面亲水改性。SEM、ATR-FTIR分析结果表明,PTFE中空纤维膜经过不同亲水基团改性后,磺酸基、氨基、羟基、醛基、羧基成功地接枝到PTFE膜表面。改性后的PTFE中空纤维膜的接触角和出水渗透压有较大幅度下降,其中经羧基改性后的PTFE中空纤维膜接触角最低下降为52°,出水渗透压下降为0.18MPa。5种亲水基团中,改性PTFE中空纤维膜最佳的亲水基团为羧基,最佳的预处理溶液为丙烯酸。     

两亲性聚合物沉积法聚四氟乙烯中空纤维膜的亲水改性研究

以具有两亲结构的两亲性聚合物脂肪醇聚氧乙烯醚，通过回旋振荡涂覆法对疏水的聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜改性处理制备亲水性聚四氟乙烯膜，在膜表面形成亲水沉积层，并研究了两亲性聚合物浓度、涂覆时间、热处理时间和热处理温度对PTFE中空纤维膜亲水性能的影响。结果表明，两亲性聚合物浓度为5%,涂覆时间2 h,热处理时间和温度分别为16 h和40℃条件下制备的聚四氟乙烯中空纤维膜，纯水通量可达2 482 L/(m²·h)。     

Ar等离子体对聚四氟乙烯中空纤维膜的亲水改性

先利用Ar等离子体预处理,再接枝丙烯酸(AA)单体,对聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜表面进行持久亲水改性。实验考察了不同等离子体处理和接枝反应条件对膜亲水性能的影响,实验结果表明,PTFE膜在放电功率为300 W、处理时间为120 s、Ar气体流量为30 cm~3·min~(-1)和接枝温度为50℃、时间为8 h、丙烯酸体积浓度为20%时,膜表面接触角降到50°,显著提高了膜的亲水性,拓宽了PTFE膜的应用范围。     

聚四氟乙烯膜亲水改性及在工业污水处理中的应用进展

聚四氟乙烯(PTFE)膜因化学性能稳定、耐高温、耐酸碱等特点被广泛应用在化工、纺织、环境、食品等领域。然而,由于PTFE材料的强疏水性和极低表面能,使得PTFE膜润湿性差,难以处理水性溶液,限制了其应用。对近年来常用的钠-萘溶液处理、等离子体接枝、多巴胺改性、表面活性剂改性等PTFE膜亲水改性方法进行了综述。相关研究表明,亲水改性后的PTFE膜可以用于污水处理、膜蒸馏、膜生物反应器等领域。最后对PTFE膜亲水改性的发展趋势进行了展望。     

基于仿生矿化的PTFE中空纤维膜亲水改性研究

由于聚四氟乙烯(PTFE)材料具有强疏水性和极低的表面能,使得PTFE中空纤维膜润湿性差,难以处理水性溶液,限制了其应用过程和领域,因此开展PTFE中空纤维膜亲水化改性研究具有重要的现实意义。利用仿生矿化技术对PTFE中空纤维膜进行表面改性,研究了不同矿化工艺对膜亲水性能的影响,并对改性前后PTFE中空纤维膜的官能团、水通量、气通量、孔径及孔径分布进行了表征。研究表明,仿生矿化能够提高PTFE中空纤维膜的亲水性和水通量,同时由于碳酸钙分子进入膜孔内部,使孔径分布更加均匀,平均孔径和气通量减小。     

多巴胺及牛磺酸改性聚丙烯中空纤维膜的抗污染性能研究

通过多巴胺和牛磺酸对聚丙烯(PP)中空纤维微滤膜表面进行亲水改性,制备了抗污染PP中空纤维复合膜。采用傅里叶红外光谱(FTIR)对自制的复合纤维膜的表面结构进行了表征,并通过扫描电子显微镜(SEM)研究了复合膜表面的形态结构,最后通过对牛血清白蛋白的抗污染测试研究了复合改性膜的抗污染性能。结果表明,多巴胺及牛磺酸被成功地引入到了聚丙烯中空纤维膜表面,并有效地提高了聚丙烯膜表面的亲水性及抗污染性能。     

多巴胺及环氧丙醇改性PP中空纤维膜的制备及抗污染性能研究

利用多巴胺(DA)的氧化自聚合在聚丙烯(PP)中空纤维膜表面沉积一层聚多巴胺薄层(PDA),制备了PP-PDA膜,再经过聚多巴胺中氨基与环氧丙醇(GD)的开环反应对膜进行进一步表面修饰,制备了多羟基改性PP中空纤维复合膜(PP-GD膜)。采用傅里叶变换红外光谱及扫描电子显微镜表征了膜的化学结构及表面性能;通过对牛血清白蛋白(BSA)的抗污染测试研究了原膜及改性膜的抗污染性能及纯水恢复性能。结果表明,成功制备了多巴胺及环氧丙醇改性的PP中空纤维复合膜,改性膜的表面变得更为致密和光滑;在BSA质量浓度为1g/L时,PP原膜、PP-DA膜、PP-GD膜的稳定通量分别为15.3、18.7、22.1L/(m~2·h);膜清洗测试显示,PP-GD膜的通量恢复率最高,达到90.6%,说明多巴胺及环氧丙醇改性能够有效增加PP膜的亲水性能及抗污染性能。     

聚四氟乙烯中空纤维膜的多巴胺自聚表面改性及性能研究

通过多巴胺的自聚附着行为,对聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜进行亲水改性。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)和接触角(CA)对膜改性前后的表面形貌、化学组成和亲水性进行了表征。研究了改性条件对膜纯水通量的影响,并以牛血清蛋白(BSA)溶液为污染物考察了改性前后膜的抗污染性能。结果表明,多巴胺被成功引入PTFE膜表面,改性12 h时膜表面的F元素含量降低2.14%,O元素含量增加3.06%。膜的亲水性得到显著改善,水接触角由改性前的110°降低至改性后的80°。改性8 h时,纯水通量达原膜通量的1.5倍。改性前后膜孔径变化不大,但改性后的PTFE膜具有更好的抗污染性能,清水清洗后的通量恢复率在90%以上。     

基于全氟硅烷/烷基SiO2协同效应的PTFE中空纤维膜表面超疏水改性研究

在聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜表面构建超疏水结构,有利于突破其在膜蒸馏、膜吸收等疏水膜应用过程中膜润湿的技术瓶颈。以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,水解-缩合制备疏水性烷基Si O_2纳米粒子,通过浸涂的方式将烷基Si O_2纳米粒子沉积组装到PTFE中空纤维膜表面;进一步应用全氟癸基三乙氧基硅烷对烷基Si O_2纳米粒子进行低表面能修饰,构建膜表面超疏水结构,制备具有超疏水性能的PTFE中空纤维膜。考察了烷基Si O_2纳米粒子制备时间、前驱体MTES和TEOS的体积比R、不同质量分数的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液对PTFE中空纤维膜表面疏水性能和微孔结构的影响。结果表明,当烷基Si O_2纳米粒子制备时长为48 h,前驱体体积比R为4时,膜表面静态水接触角(WCA)出现最大值;当使用3%的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液为表面修饰剂时,膜表面接触角最大可达154°,疏水效果达到最佳。     

后交联法用于聚四氟乙烯平板膜的亲水改性

采用聚丙烯酸(PAA)与三羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基吖丙啶基)丙酸酯](Sac-100)的交联反应对聚四氟乙烯(PTFE)平板膜进行亲水改性,通过扫描电子显微镜、傅里叶变换衰减全反射红外光谱和能量色散X射线光谱仪对平板膜表面进行了表征,并研究了PAA和Sac-100含量、反应体系pH等条件对PTFE平板膜亲水性能的影响。结果表明,PTFE疏水膜经pH=5、质量分数分别为0.4%的Sac-100和2.0%的PAA交联处理后,再经过饱和NaHCO_3浸泡可以使PTFE膜表面水接触角由(135±1)°降低到(22±1)°,膜表面抗污染性增强。改性PTFE亲水平板膜表面含有羰基、羟基以及羧基离子、膜原纤维变粗,膜具有良好的抗蛋白质吸附能力,亲水层稳定性。     

UHMWPE/EVA中空纤维膜的制备及性能研究

通过在超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纺丝液中添加不同含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA),采用热致相分离法制备了UHMWPE/EVA中空纤维膜,实现对UHMWPE中空纤维膜的亲水改性,并通过扫描电子显微镜、接触角测量仪、差示扫描量热仪、万能材料试验机等对中空纤维膜的结构与性能进行了表征,采用自制UHMWPE/EVA中空纤维膜过滤装置对中空纤维膜的过滤性能及防污性能进行了评价。结果表明:随着EVA含量的增加,UHMWPE/EVA中空纤维膜的断面结构变得致密,熔点及结晶度下降,接触角减小,亲水性提高,但其拉伸强度有所下降;随着EVA含量的增加,UHMWPE/EVA中空纤维膜的孔隙率增大,但随着EVA添加质量分数(相对UHMWPE质量)进一步增大到20%,孔隙率则随之下降;当加入EVA质量分数(相对UHMWPE质量)15%时,UHMWPE/EVA中空纤维膜的纯水通量和截留率以及水通量回复率均达到最大值,即其纯水通量为435.77 L/m~2·h,对牛血清蛋白及碳素墨水的截留率分别为68.5%和93.95%,水通量回复率达94.66%;UHMWPE/EVA中空纤维膜中,EVA的最佳添加量其质量分数(相对UHMWPE质量)为15%。     

水凝胶涂层法用于PTFE平板膜的亲水改性研究

采用戊二醛和O-羧甲基壳聚糖(OCMCS)、聚乙烯醇(PVA)在聚四氟乙烯(PVDF)平板膜内进行交联形成一层水凝胶涂层,从而对PTFE平板膜进行亲水改性。考察了反应条件对膜亲水性能的影响和膜的抗污染性能,并对膜表面进行表征。结果表明,水凝胶涂层附着在PTFE纤维表面使膜原纤维变粗,随着PVA含量的增加,改性膜的水通量先增加后减少,接触角先减小后增大,并且当PVA与OCMCS的质量比为1:1,反应时间为6 h、温度为50℃时,膜的性能为优,此时水通量(4 481±80) L/(m~2·h)、接触角57.48°。由于改性膜的表面含有羟基和氨基等官能团,使膜具备良好的抗蛋白质吸附能力;PVA与OCMCS交联形成的物质分子量大,粘附力强,使亲水涂层不易脱落。     

聚四氟乙烯复合微滤膜的制备及性能表征

为解决聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜大孔缺陷和表面亲水性差的问题,采用亲水性PTFE平板膜作过滤层,PTFE中空纤维膜作支撑层,通过裹缠的方法制备PTFE复合微滤膜。实验中最佳的拉伸倍率为300%～200%,在此拉伸倍率下,PTFE复合膜孔径分布均匀,最可几孔径为0. 35μm,最可几孔径占比为75. 9%,最大孔径小于0. 4μm,孔隙率大于80%,拉伸强度达到了9. 15 MPa,爆破强度大于0. 3 MPa,PTFE复合膜过滤层接触角为70°,纯水通量为1 107 L/(m2·h)。     

邻苯二酚和KH560共沉积用于PTFE平板膜的亲水改性研究

采用邻苯二酚(CA)和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)共沉积的方法对聚四氟乙烯(PTFE)平板膜进行亲水改性,通过SEM、ATR-FTIR和XPS对平板膜表面进行了表征,并对反应条件进行了优化,同时考察了膜的抗污染和耐水洗性能。结果表明,发现共沉积改性后的PTFE膜纤维变粗,表面出现了新的元素O和Si;随着KH560含量的增加,交联速度加快、亲水层变厚、膜表面的接触角减小,纯水通量先增加后减小;适当增加反应时间和升高温度能使反应更为充分;当KH560的质量浓度为2 g/L,反应时间为6 h、温度为35℃时,膜的性能最优。改性PTFE平板膜具有良好的抗蛋白质吸附能力,亲水层稳定性。     

真空膜蒸馏法处理含甲醛废水试验研究

采用聚四氟乙稀(PTFE)膜和聚偏氟乙稀(PVDF)中空纤维微孔膜组件对含甲醛废水进行膜蒸馏处理,研究影响甲醛通量的诸因素,如料液温度、浓度、流速等,通过试验得出用PTFE膜和PVDF膜处理甲醛废水的最佳条件,即PVDF膜的膜分离效率在50℃达到最大值,为86.27%,而PTFE膜在60℃达到最大值,为97.1%.由于PTFE膜的疏水性较PVDF膜强,因此在相同进料条件下,PTFE膜分离效率和离子去除率都较PVDF膜高.料液温度为60℃,PTFE膜的膜通量约为24×10-3 kg·m2·h-1.采用膜蒸溜法,浓度高达0.9mg·mL-1的甲醛废水溶液经处理后可降至0.03mg·mL-1以下,达到国家规定的排放标准.     

PTFE中空纤维膜表面改性及组件浇铸技术的研究

采用浸渍丙烯酸、丙烯酸丁酯、复配功能性溶液和等离子体接枝丙烯酸的处理方式对聚四氟乙烯中空纤维膜进行改性处理,在中空纤维膜表面沉积、接枝活性层,改善聚四氟乙烯中空纤维膜表面的润湿性和黏结性能,并与传统钠萘溶液处理的改性效果进行了比较。通过扫描电镜(SEM-EDX)、傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、接触角测试表征聚四氟乙烯膜改性前后表面的形态结构及润湿性能。研究表明,浸渍丙烯酸溶液的中空纤维膜表面沉积了聚丙烯酸活性层,润湿性能提高;等离子体接枝丙烯酸改性处理的中空纤维膜表面引入了—COOH,—C=C—等活性基团,润湿性能有所改善。通过拉伸黏结强度、渗漏压力测试聚四氟乙烯中空纤维膜组件中中空纤维膜与胶黏剂间的黏结强度。结果表明,浸渍丙烯酸、丙烯酸丁酯、复配功能性溶液的中空纤维膜的最大拉伸载荷分别为61.9、58.5、43.5 N时从胶黏剂中滑脱,当水压达到0.15 MPa时均出现了渗漏;等离子接枝丙烯酸处理的中空纤维膜的最大拉伸载荷为60.9 N,并且在0.15 MPa的水压下未发生渗漏,适用于膜组件浇铸。     

聚丙烯中空纤维膜亲水化改性展望

聚丙烯中空纤维膜因具有不对称膜的特性以及单位膜面积大、分离效率高等优点被广泛应用于水处理等分离领域。但由于聚丙烯的疏水性导致其应用受限,而聚丙烯中空纤维膜的亲水改性是拓展其应用的重要手段,因此研究其亲水改性具有重要的意义。简要介绍了聚丙烯中空纤维膜及应用,着重论述了改善其亲水性的各种方法和最新进展,并对聚丙烯中空纤维膜亲水改性的发展方向进行了展望。     

膜蒸馏用PVDF抗复合污染膜的制备与测试

为提高膜的抗污染能力,对聚偏氟乙烯（PVDF）平板膜进行表面涂覆改性,得到超疏水PVDF平板膜,再将超疏水PVDF平板膜进行表面亲水化改性,制备出超疏水/亲水复合PVDF膜。当PVDF的质量浓度为2%、聚乙二醇（PG）的质量浓度为39%、涂敷液温度为50℃、蒸发时间为10 s、凝固浴温度为60℃时,超疏水PVDF平板膜接触角达到154.8°。表面亲水改性制得的PVDF超疏水/亲水复合膜的接触角为41°。然后研究了超疏水PVDF平板膜和PVDF超疏水/亲水复合膜的抗膜污染性能。结果显示,超疏水PVDF平板膜具有优良的抗无机污染性能和一定的抗有机污染性能;PVDF超疏水/亲水复合膜不仅具有优良的抗无机污染性能,而且其抗复合污染性能尤其是抗有机污染性能得到明显提升,为进一步构建高性能膜蒸馏抗污染膜提出了一个可行的技术方向。     

聚四氟乙烯平板膜的亲水改性研究

采用部分醇解的聚醋酸乙烯酯(PVAc)为亲水剂、戊二醛(GA)为交联剂,通过"醇解-交联-水解"法制备亲水型聚四氟乙烯(PTFE)平板膜,并研究了PVAc含量、醇解时间和GA含量等条件对PTFE平板膜结构和亲水性能的影响。结果表明,PVAc、GA的质量浓度分别为45、6 g/L,醇解、水解时间分别为30、150 min条件下制备的亲水PTFE平板膜具有良好的亲水性能,其接触角为58.7°,孔隙率为74.2%,纯水通量为272.1 kg/(m~2·h),对陶瓷切割废水的浊度去除率达99.55%,并能有效抑制了蛋白质的吸附污染。     

静电纺PVDF纳米纤维膜改性及其含油污水过滤性能研究

针对当前污水处理上对高分子膜材料的需求,结合当前的纳米纤维膜在性能上的优势,制备一种静电纺PVDF纳米纤维膜,并采用PVA与GA对纳米纤维膜进行改性,以在拥有纳米纤维膜优秀过滤性能的同时,具有一定的亲水性能,最终达到提高对含油污水处理的目的。最后,通过上述的制备,探讨了在不同PVA质量分数、交联反应温度和交联反应时间下,对纤维膜平均直径和纯水通量的影响。结果表明,当PVA质量分数为1%,反应温度50℃,反应时间为4.5 h的情况下,得到的纳米纤维膜的纯水通量最大,表明其对含油污水过滤性最佳。