改性水滑石复合纳滤膜的制备及染料/盐分离性能研究

通过低饱和共沉淀法制备水滑石(LDH),采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)法在水滑石片层表面接枝聚对苯乙烯磺酸钠(PSS),制备改性水滑石LDH-PSS,最后采用层层自组装法制备LDH/LDH-PSS复合纳滤膜,并研究复合纳滤膜对染料与二价盐的分离效果以及不同添加量和LDH/LDH-PSS层数对其性能的影响.分析复合纳滤膜对一价盐、二价盐以及活性黑的截留性能和膜的纯水通量,研究复合纳滤膜的分离性能.结果表明,复合纳滤膜的纯水通量随着水滑石和改性水滑石层数的增加而降低,复合纳滤膜的纯水通量最高达到145 L/(m~2·h·MPa).复合纳滤膜对活性黑5的截留率可达96.7%,且对二价无机盐MgSO_4的截留率低至20%以下.     

TiO2共混丝朊接枝聚丙烯腈过滤膜制备及性能研究

针对传统高分子过滤膜使用有机溶剂易造成环境污染的问题,以氯化锌水溶液为溶剂,丝朊均相接枝聚丙烯腈,加入纳米TiO2得到铸模液,以水为凝固浴,制备TiO2共混的丝朊接枝聚丙烯腈(SF-g-PAN/TiO2)过滤膜。通过扫描电子显微镜,红外光谱等方法对膜进行表征,研究不同TiO2含量的SF-g-PAN过滤膜的亲水性、抗污染性能、力学性能以及SF-g-PAN/TiO2膜对不同分子量染料的截留。结果表明:随着TiO2含量的增加,膜的力学强度先增大后减小。TiO2含量为1%(质量分数)时,膜的力学和抗污染性能最好;在0.10 MPa下,SF-g-PAN/TiO2膜对于分子量大于660的染料截留率为96%以上,通量达到80 L/(m^2·h)。     

CaAlg/CMWCNT复合水凝胶纳滤膜的制备及染料截留

制备了海藻酸钙/羧基化多壁碳纳米管(CaAlg/CMWCNT)复合水凝胶纳滤膜,测试了其力学性能、抗污染及染料截留性能。随着CMWCNT含量的增加,湿态CaAlg/CMWCNT过滤膜的拉伸断裂强度先增大后减小,在CMWCNT含量为海藻酸钠质量的1%(质量分数)时达到最大值1.83 MPa。CaAlg/CMWCNT过滤膜具有良好的抗污染性能,对染料亮蓝和刚果红的截留率达到99%以上,通量为19.56L/(m2·h)。     

基于电子束共辐照接枝制备中空纤维纳滤膜

以聚砜超滤膜为基体,采用电子束共辐照接枝2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)单体制备中空纤维纳滤膜。采用衰减全反射-傅里叶变换红外光谱分析接枝前后膜表面化学组成,并探讨接枝条件对纳滤膜接枝率、孔径以及脱盐性能的影响。结果表明,电子束能够穿透基膜,使膜内外表面均接枝上AMPS。以最佳接枝条件(辐照剂量80 k Gy,单体浓度10%,阻聚剂浓度1.5%,交联剂浓度0.2%,乙醇/水=1/9,溶液体积30 m L)制备的纳滤膜接枝率为4.68 mmol/m2,孔径为5.4 nm,0.4 MPa压力下对1 g/L Na2SO4的截留率为88.9%,渗透通量为28.3 L/(m2·h)。     

抗污染海藻酸钙水凝胶纳滤膜对水中重金属离子的去除性能

以海藻酸钠为单体,尿素为致孔剂,采用钙离子交联的方法制备海藻酸钙水凝胶纳滤膜,并研究该纳滤膜的表面形貌、亲水性、抗污染性以及对水中重金属离子的去除。结果表明,海藻酸钙纳滤膜具有优良的抗污染性能,水接触角在2s几乎降为0。牛血清白蛋白(BSA)的通量为纯水通量的97.7%,交替过滤纯水和BSA溶液3次后,通量恢复率仍能达到91.3%。0.1 MPa压力下运行120 min,海藻酸钙纳滤膜对20 mg/L Cd~(2+)溶液的通量为15.5 L/(m~2·h),Cd~(2+)去除率达到99.5%以上。纳滤膜对混合重金属离子的去除率从高到低依次为Pb~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)。重金属离子的去除主要依靠吸附效应和离子交换来实现。     

基于丹宁酸的低压复合纳滤膜的制备及其染料分离性能

以丹宁酸、异佛尔酮二异氰酸酯为反应物,以聚丙烯腈超滤膜为底膜,采用界面聚合法制备低压复合纳滤膜.ATR-FTIR与扫描电镜(SEM)测试结果表明,PAN表面形成无缺陷丹宁酸(TA)分离层;由于单宁酸(TA)多酚基团的空间位阻作用减慢了界面聚合反应速率,所得纳滤膜表层呈现疏松结构,在0.2MPa低操作压力下,丹宁酸复合纳滤膜的水通量可达15.81L/(m~2 h),甲基蓝截留率为94.5%;随着水相单宁酸浓度的增加,复合纳滤膜的甲基蓝截留率呈现先增加后降低的趋势,水通量的变化规律正好相反;抗污染性能测试表明,以丹宁酸制备的复合纳滤膜具有良好的抗污染性能.     

TiO2改性静电纺复合超滤膜抗污染性能的研究

膜污染是制约超滤膜广泛使用的最重要因素之一,膜污染直接影响到膜的使用寿命及膜的分离性能.本文采用静电纺丝技术制备了PET/PVA纳米纤维复合超滤膜,通过溶剂浸泡处理复合膜,将PVA纳米纤维层溶胀并交联,形成具有抗污染性能的PVA表面致密层结构,所制备的复合纳米纤维超滤膜具有水通量损失率小、通量恢复率高的优点.通过在PVA中添加不同质量分数的TiO2进一步改善膜的亲水性和抗污染性能.使用死端过滤系统过滤10 mg/L腐殖酸溶液,测试结果表明:复合膜的分离性能和抗污染性能在一定范围内随着TiO2的增加而增大.亲水性TiO2的添加能够进一步增强PVA的亲水性,对复合膜抗污染性能的提高有重要作用.但是,TiO2的添加也会增大膜表面的粗糙度,不利于膜抗污染性能的提高,因此,TiO2有一个合宜的添加限度.     

聚丙烯接枝聚丙烯酸微滤膜的pH响应性

研究了聚丙烯接枝聚丙烯酸微滤膜的pH响应性及其在牛血清蛋白溶液过滤中的抗污染性。聚丙烯酸(PAA)接枝链可提高膜亲水性,但会造成膜孔堵塞:在低接枝率(<17%)下,PAA大幅度提高膜亲水性,膜通量和pH响应性随接枝率的增加逐渐增大;接枝率过大(>17%)时,PAA对膜孔的堵塞作用占主导,膜通量和pH响应性逐渐下降。与未接枝膜相比,在碱性条件下接枝膜对牛血清蛋白(BSA)分子具有一定的抗污染性能,而酸性条件下则加剧BSA对膜的污染,但改性后接枝膜的通量大幅度增长,使这种膜在BSA类蛋白质的微滤领域仍有较好的应用前景。     

聚羟基丁酸酯纳米纤维支撑海藻酸钙纳滤膜制备及抗污染性能

以聚羟基丁酸酯(PHB)纳米纤维膜为载体,不添加致孔剂,制备了PHB纳米纤维支撑的海藻酸钙(CaAlg)水凝胶纳滤膜(CaAlg-PHB复合膜)。通过扫描电子显微镜观察膜的形貌,研究膜的溶胀性能、拉伸力学性能、亲水性和对乳化油、牛血清蛋白(BSA)溶液的抗污染性能以及对染料的截留性能。结果表明,CaAlg-PHB复合膜的断裂强度与CaAlg自支撑膜相比得到较大提高。乳化油悬浊液和BSA溶液的稳定通量分别为纯水通量的83.82%和86.70%,表明CaAlgPHB复合膜具有良好的抗污染性能。3D超景深显微镜观测显示乳化油在膜表面不粘附,水下二氯甲烷在膜表面的接触角达到148.3°,表明该复合膜在水下超疏油。在0.1 MPa压力下,CaAlg-PHB复合膜对染料刚果红的稳定通量和截留率分别为30.57 L/(m~2·h)和96.95%。     

表面接枝改性聚酰胺复合反渗透膜及其性能研究

以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为单体、过硫酸钾-焦亚硫酸钠溶液为引发剂体系,通过在聚酰胺复合膜表面进行接枝聚合改性处理,得到亲水性聚酰胺复合反渗透膜.采用衰减全反射红外光谱、场发射扫描电子显微镜、接触角测量仪等仪器分别对膜表面的化学结构、表面形貌和亲水性能进行表征.结果表明,亲水性单体接枝改性提高了膜的亲水性和抗污染性能,且会影响膜的分离性能;当接枝单体HEMA溶液质量分数为4%时,制备的膜综合性能最好,脱盐率最高为99.67%,水通量为40.7 L/(m~2·h),亲水性和抗污染性能较好.     

掺杂无机纳米粒子的阿魏酸分子印迹复合膜的制备

分子印迹膜是一种兼具分子印迹技术与膜分离技术双重优点的新兴技术,但由于有机膜的力学强度较小,在分离过程中容易使印迹孔穴的空间变形和互补官能团位置的失稳,使得其分离效率大大降低。文中使用紫外光引发原位聚合的方法,以聚偏氟乙烯(PVDF)作为支撑膜,将无机纳米材料和铸膜液共混制备了含有无机纳米材料的阿魏酸分子印迹复合膜。利用红外光谱和扫描电镜测试了膜的结构和表面形貌,发现纳米粒子是以纯物理方式共混的,且都分散在孔的周围,有利于维持膜的孔穴结构。通过平板超滤装置对改性膜的分离性能、水通量和承压能力进行了研究,结果表明,添加质量分数0.5%18 nm TiO_2的改性膜性能最好,承压能力在0.4 MPa以上,分离因子在3.4左右,水通量为6696 L/(m~2·h)。     

热致相分离法-溶胶凝胶工艺制备丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物微孔膜

以投料摩尔比为80/20的可熔融丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物(80/20AN-MA)为基体,良溶剂碳酸乙烯酯(EC)和绿色环保的非溶剂三甘醇二乙酸酯(TEGDA)为复配稀释剂,正硅酸乙酯(TEOS)为添加剂,热致相分离法(TIPS)溶胶凝胶工艺制备含有纳米二氧化硅(SiO2)的AN-MA杂化微孔膜。研究了复配稀释剂的配比、共聚物浓度以及添加剂的加入量对微孔膜的结构、孔隙率、亲水性、渗透性和力学性能的影响。结果表明,TIPS法结合溶胶凝胶工艺成功制备了SiO2纳米粒子均匀分布的AN-MA微孔膜。当共聚物质量分数为9%,复配稀释剂中EC与TEGDA的质量比为6/4,TEOS质量分数为5%,凝固浴为25℃水浴时,微孔膜的纯水通量提高了50%,达到120.0L/(m2·h),断裂强度提高了17%,达到3.4 MPa,膜的亲水性也得到了一定提高。     

A high-flux polydopamine/reduced graphene oxide/MOF-5 composite membrane via a mussel-inspired method for dye wastewater purification

Journal of Materials Science - A novel polydopamine/reduced graphene oxide/MOF-5 (PDA/RGO/MOF-5) composite membrane with high flux, outstanding dye separation performance and anti-fouling ability...     

微波原位合成2D Ni-Fe MOF/硅藻土复合材料及其改性聚乙烯醇水凝胶不锈钢筛网油水分离性能

如何高效处理含油污水的问题,是如今世界科研人员共同关注的问题。聚乙烯醇(PVA)水凝胶作为高含水量及具有三维亲水网络的软材料在油水分离领域引起了广泛的关注。但是,和大多数具有超润湿性质的水凝胶一样,PVA水凝胶类油水分离材料不仅力学性能差,同时也存在化学稳定性差的问题。基于此,通过微波法制备了2D Ni-Fe金属-有机框架材料(MOF)-硅藻土(Dia)纳米材料及其PVA复合水凝胶。同时,不锈钢网经过浸泡2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶溶液得到2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶不锈钢筛网,表现出超亲水-水下超疏油性质。利用SEM、XPS分析2D Ni-Fe MOF-Dia及其复合水凝胶的化学组成和表面形貌。研究了2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶的力学性能及2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶不锈钢筛网的油水分离与乳液分离的分离效率及水通量,并对其耐盐性、耐酸耐碱性油水分离性能进行了测试。结果表明:2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶具有优异的力学性能,拉伸与压缩强度分别达到1.49 MPa及0.58 MPa,同时表现出超亲水-水下超疏油性质,2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA不锈钢筛网的油水分离与乳液分离效率与通量分别可达99.2%和742.7 L·m?2·h?1。在酸性、碱性、盐性环境下均保持优异的分离效率与通量,并且在5次循环后,依旧保持稳定的分离效率与通量。      

高通量抗污染碳量子点/聚砜纳米复合分离膜的制备

先以4-氨基水杨酸(ASA)为原料发生水热反应合成碳量子点(CDs),随后将其共混分散在铸膜液中用非溶剂诱导相分离法制备了PSF/CDs纳米复合膜。透射电子显微镜(TEM)观测和傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实,CDs具有小尺寸和大量亲水基团的特点。使用水接触角分析(WCA)、扫描探针显微镜(SPM)和扫描电子显微镜(SEM)对分离膜进行了表征,发现纳米复合膜具有比原始膜更好的亲水性和更多的孔洞,从而使分离膜具有更高的通量和抗污染性能。PSF/CDs膜的通量回复率(FRR)超过90%,总污染率(Rt)低于60%,且可逆型污染为主要污染源。CDs含量(质量分数)为2%的复合膜整体效果最佳。具有更强抗污染能力的纳米复合膜,其水通量甚至为纯PSF膜的3倍。     

聚醚酰亚胺耐溶剂超滤膜的制备及性能研究EI北大核心CSCD

采用浸没沉淀相转化法制备聚醚酰亚胺(PEI)平板超滤膜,考察了铸膜液中聚合物PEI浓度、添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)浓度对膜结构和性能的影响。为提高超滤膜的耐溶剂性能,采用己二胺(HDA)进行化学交联,并研究了不同交联时间下膜性能的差异。结果表明:在不降低膜分离性能的情况下,交联后的膜渗透通量得到了有效提高,在0.1 MPa运行压力下纯水通量由667.1 L/(m^(2)·h)提高到1126.1 L/(m^(2)·h),而对1.0 g/L牛血清白蛋白(BSA)溶液的截留率保持在97%以上。膜溶剂吸附实验发现,在6种不同溶剂中浸泡48 h后,未交联膜在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中已完全溶解,而交联膜仍保持着良好的膜形态,吸附量为0.86 g/g,在乙醇、异丙醇、正己烷、1 mol/L HCl溶液中的吸附量均小于未交联膜,在1 mol/L NaOH溶液中反而增加,说明制备得到的交联膜具有良好的耐溶剂性能和耐强酸性能,耐强碱性能反而变差。     

新型五孔PVDF共混改性膜抗污染性能研究

观察新型五孔PVDF共混改性纤维膜SEM形貌特征,测量改性膜的接触角和临界通量,1#(PVDF/PMMA/TPU)、2#(PVDF/PMMA/PVC)共混改性膜分别在次临界和超临界通量下进行过滤实验.结果表明:PVDF共混改性膜具有优良的微观结构,且1#共混膜性能较好;1#共混膜的接触角比2#共混膜小;1#、2#共混膜的临界通量分别为10和14L/(m2.h);1#共混膜比2#共混膜抗污染性能好;次临界通量下共混膜的运行比超临界通量下的稳定.两种共混膜分别在次临界通量下采用单独超滤和混凝+超滤工艺处理某市地表水,得出混凝+超滤工艺处理效果较好,且1#共混膜比2#共混膜处理效果好.     

巯基接枝氧化石墨烯/聚酰胺复合膜制备及反渗透脱盐性能

反渗透膜技术作为脱盐的核心技术,在海水和苦咸水淡化、超纯水制备、污水回水等领域具有广泛应用前景,但其渗透性-选择性之间的 “trade-off” 效应仍是限制反渗透技术发展的一大挑战。本研究将表面功能化(接枝巯基官能团)的氧化石墨烯(GO)掺入间苯二胺水相溶液中,通过水相间苯二胺和有机相均苯三甲酰氯界面聚合的方法制备出巯基接枝氧化石墨烯(GO-SH)/聚酰胺(PA)反渗透复合膜。利用TEM、SEM、EDS、FTIR和NMR对接枝后粉体进行表征,利用2 g·L?1 NaCl水溶液测试膜的脱盐性能,优化了界面聚合水相pH和反应时间的设定。研究结果表明,GO-SH能够更均匀地分散在PA中,优化后的pH为11,反应时间为4 min,当改性后粉体含量为0.09wt%时,复合膜水通量可达48 L·m?2·h?1,脱盐率达到99.6%,相较于本实验接枝前纳米材料复合的PA膜分别提高了30% 和2.54%。表面功能化的GO有效地解决了无机纳米粒子和有机聚合物的相容性,提高膜脱盐性能,有望进一步降低反渗透项目的运行成本。