PVDF/PEI-EDA亲疏水复合膜的制备及其抗污染性能

为解决疏水性污染物对膜的污染问题,利用静电纺丝的方法制备了具有抗污染性能的聚偏氟乙烯/聚醚酰亚胺-乙二胺(PVDF/PEI-EDA)亲疏水复合膜,对其进行了表征;以含疏水性污染物(油污)的Na Cl水溶液作为进料溶液进行了直接接触式膜蒸馏脱盐和抗污染实验,并与商业的PVDF疏水膜进行了对比。结果表明,复合膜厚度为340μm,平均孔径0.677μm,孔隙率72.4%;膜表面呈纳米纤维状,具有明显的酰胺基团,膜表面在空气中水接触角为5.6°,在水相中的油接触角为143°。复合膜蒸馏运行稳定,脱盐、抗污染膜蒸馏平均通量分别为5.5、4 kg/(m~2·h),可以有效的防止疏水性污染物(油污)的污染。而商业的PVDF疏水膜膜蒸馏过程不能维持稳定运行。     

半互穿网络法制备聚偏氟乙烯复合超滤膜

利用半互穿网络法制备聚偏氟乙烯(PVDF)复合超滤膜,根据膜性能参数及扫描电子显微镜(SEM)结构分析确定,聚乙烯醇(PVA)与戊二醛(GD)发生缩醛化反应构建PVA/PVDF半互穿网络结构的最佳条件为,铸膜液中聚乙烯醇的添加量为4.0%(质量分数)、戊二醛与聚乙烯醇加入量的比率为0.5,筛选出的PVDF/PVA/PVP/GD/NMP=16/4/3/2/75配方制备的半互穿网络结构复合膜性能最佳,纯水通量为612.3L/(m~2.h),接触角48.3°,BSA截留率98.7%,爆破压力1.0MPa,BSA吸附量45.3μg/cm~2,使用X射线光电子能谱仪(XPS)、红外分析测试仪(FTIR)等对制备的膜组成及结构进行了表征,用于处理实际石化废水运行一个月后,水通量为144.4L/(m~2·h),COD去除率为80.4%,浊度去除率为97.2%,与未含这种结构的配方制备的PVDF膜性能参数相比,PVA/PVDF半互穿网络复合膜的水通量增大,亲水性能增强,抗污染、抗反洗能力加强,膜的综合性能明显提高。     

氧化石墨烯改性PMIA膜的制备及性能研究

通过氧化石墨烯(GO)改性聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)膜,制备出复合纳滤膜,测试了不同GO含量对膜的各种性能和结构的作用;分别通过扫描电镜、接触角、ζ电位仪测定膜的亲水性、表面性能、结构,并以牛血清蛋白测试其抗污染性。结果表明,PMIA/GO膜的内部会出现较大的指状孔结构,而未改性PMIA膜内无指状孔;PMIA/GO复合膜相比与未改性的PMIA膜其具有更高的电负性和亲水性。当操作压力为0.7 MPa、当加入的GO的质量分数为0.3%的时,膜具有145 L/(m2·h)的纯水通量,比纯PMIA膜的纯水通量提高约2.6倍。在PMIA/GO复合纳滤膜具有优异的抗污染能力。     

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。     

PVDF/编织管中空纤维复合膜的制备及其性能研究

以纤维编织管为支撑层,通过涂覆-浸没沉淀相转化技术,制备了超高强度、大通量的PVDF/编织管中空纤维复合膜,考察了铸膜液中PVDF和添加剂PVP含量等对膜性能的影响。结果显示,随铸膜液中PVDF含量增加,复合膜纯水通量下降,爆破强度增加,平均孔径减小;PVP的质量分数从2%增加至10%,膜通量呈现降低趋势,但爆破压力先增后减;当PVDF、PVP的质量分数分别为8%、6%时,复合膜纯水通量达4 300 L/(m2·h),爆破压力为0.32 MPa。研究范围内,复合膜孔隙率始终保持在45%以上,爆破压力高于0.30 MPa,且由于编织管的存在,而使复合膜的拉伸强度很高,显示了较好的过滤性能;添加PVP和PVA较PEG在膜性能方面的贡献更突出。     

磷酸铝添加剂对聚偏氟乙烯膜抗污染性能的影响

考察添加剂磷酸铝(AlPO_4)对聚偏氟乙烯(PVDF)膜性能的影响,分析模拟污染物的过滤行为机制。结果表明,AlPO_4对PVDF膜的孔隙率和含水率无明显影响。适量添加Al PO4使PVDF膜的水通量、通量恢复率增加,提升PVDF膜的抗污染能力。AlPO_4添加质量分数为2.5%时,PVDF滤膜的整体性能较优:水通量为246.4 L/(m~2·h),通量衰减系数0.22,牛血清白蛋白截留率95%,通量恢复率66%。采用AlPO_4的质量分数2.5%制备的PVDF膜,模拟污染物(牛血清白蛋白、海藻酸钠、腐殖酸及其混合液)的过滤机制主要为滤饼过滤-标准堵塞型。     

GO-PTFE复合膜强化膜蒸馏深度处理焦化废水

为了提高膜的抗污染抗润湿性能,采用表面涂覆法将氧化石墨烯(GO)结合在聚四氟乙烯(PTFE)膜表面,制备亲水-疏水复合膜用于膜蒸馏深度处理焦化废水,并对比了改性复合膜与未改性原膜的表面特性和膜蒸馏效果,分析了GO表面改性对膜蒸馏效果的强化机制。结果表明,膜表面经过GO改性后接触角由144.2°下降至103.9°,且表面出现羟基、羧基等亲水性官能团,说明膜表面亲水改性成功。GO-PTFE复合膜相比原膜通量提高了36.6%,产水电导率保持在25μS/cm,出水的荧光峰强度明显减弱,说明GO-PTFE复合膜能有效截留焦化废水中的无机盐和有机物,相比原膜的抗污染抗润湿性能显著提高。这种强化过程主要归因于GO良好的亲水性、导热性和特有的纳米孔道对污染物的截留效应。     

氧化石墨烯含量对聚偏氟乙烯超滤膜结构和性能的影响

采用浸没沉淀相转化法制备不同氧化石墨烯添加量改性聚偏氟乙烯复合超滤膜,并使用扫描电镜和接触角测量仪表征膜片断面结构及亲水性;借助超滤杯测定不同膜片的纯水通量,模拟污染后的水通量恢复率及水通量衰减率;对复合膜对大肠杆菌的抑制性也进行了表征。结果表明:当氧化石墨烯添加量为1%时,改性膜的指状孔结构明显而且较粗,水通量达到最大值为240.7L/(m~2·h);此时改性膜的亲水性、抗污染性较好,水通量衰减率较低,复合膜的抗菌性能较好。     

超疏水疏油改性PVDF膜用于膜蒸馏深度处理焦化废水

采用纳米SiO_2粒子协同全氟硅烷(17-FAS)对PVDF平板膜进行表面改性,通过接触角仪、扫描电镜、X射线能谱及傅里叶变换红外光谱进行表征,并采用该材料用于膜蒸馏深度处理焦化废水。结果表明,改性后水和乙二醇的接触角分别为154.8°和137.0°,膜材料表现出了超疏水和疏油性;膜表面形成多级粗糙度结构且表面官能团发生变化,证明成功制备出SiO_2/17-FAS/PVDF复合膜材料。复合膜膜通量稳定,明显改善了原膜膜通量衰减(下降约41%)。复合膜出水中总有机碳的质量浓度从未改性前(10.0±1.3)mg/L降低至(2.0±0.3)mg/L,且色度、浊度、NH4+-N含量、UV254各指标均优于原膜出水水质。实验表明,该复合膜具有良好的抗污染性能,对膜蒸馏处理焦化废水有一定的应用潜力。     

IL/GO/PVP/PVDF改性膜处理重金属离子的研究

将离子液体（IL）1-乙基-3-甲基咪■六氟磷酸盐（[EMIM]PF₆）、氧化石墨烯（GO）、聚乙烯吡咯烷酮K30（PVP）、聚偏氟乙烯（PVDF）、二甲基甲酰胺（DMF）共混制备IL/GO/PVP/PVDF改性超滤膜。以IL/GO复合添加剂为变量,测试了膜对Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺ 3种重金属离子的截留率和抗污染率,并探究了离子浓度和pH对膜截留性能的影响。结果表明,IL/GO的添加降低了超滤膜接触角,有效提高了膜表面的亲水性。当IL/GO复合添加剂质量分数为4%/0.6%时膜的综合性能最佳,对Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺的截留率可达96.31%、97.72%、96.47%,受污染后通量恢复率为79.24%、85.70%、82.28%。     

TiO2纳米粒子对PVDF超滤膜的结构与性能影响研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同纳米TiO2溶胶含量的TiO2/PVDF超滤膜,探讨TiO2溶胶及其含量对膜性能及结构的影响,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱和接触角测量仪表征了复合膜的结构.结果表明,经纳米TiO2溶胶改性后,TiO2/PVDF复合膜的孔隙率、接触角和结构等都发生了显著的变化,在TiO2溶胶添加质量分数为4％时条件下,膜的孔隙率为74.5％,水通量为430.6L·m-2·h-1,截留率为82.5％.     

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。     

纳米TiO_2改性PVDF超滤膜的制备

采用溶液刮膜法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,利用TiO_2溶胶对PVDF超滤膜进行了改性。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪、拉力测定仪等对改性前后PVDF超滤膜进行了形貌、结构、亲水性能以及力学性能测试。结果表明,PVDF超滤膜的最佳配方:w(PVDF)为16%,聚乙烯吡咯烷酮与N,N-二甲基乙酰胺质量分数分别为2%,82%。纳米TiO_2能均匀分散在PVDF超滤膜中,显著提升了超滤膜的各项性能,改性PVDF超滤膜中,w(TiO_2)最佳为2%,膜的纯水通量达226.5 L/(m~2·h),牛血清蛋白截留率保持在89.3%,膜的牛血清蛋白污染率由38.5%降至6.7%,膜与水接触角由69.4°降至45.2°。     

Ag_2CO_3@PVDF/氧化石墨烯超滤膜及其分离性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物,氧化石墨烯(GO)为添加剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为致孔剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂配制铸膜液,借助相转化法制备了PVDF/GO膜(PGM),并通过原位共沉反应在PGM表面沉积Ag_2CO_3得到Ag_2CO_3@PVDF/GO复合膜(AgC-PGM);使用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、水接触角、纯水通量、BSA截留率和三维荧光光谱(3D-EEM)考察了膜材料的形貌、亲水性、水通量和分离性。结果表明,当添加GO为0.4%(质量),AgNO_3(5.0mmol·L~(-1))与Na_2CO_3(2.5mmol·L~(-1))共沉反应3次得到AgC-PGM;与PVDF膜(132.8L·m~(-2)·h~(-1))相比,AgC-PGM呈现出较高的亲水性和纯水通量(237.4L·m~(-2)·h~(-1)),其纯水通量提高了78.8%,对BSA截留率稳定在75%以上;在过滤校区湖水时,AgC-PGM不仅凸显去除蛋白质污染的能力,且出水COD和UV254达到自然水体一级标准。     

用于焦化废水处理的PVDF基础膜制备及表征

采用浸没沉淀相转化法制膜,考察了聚合物(PVDF)质量分数和添加剂(Li Cl/PVP)组成对废水处理用PVDF基础膜孔结构、孔隙率、COD截留率和水通量的影响。由综合评分法分析可得,用于焦化废水处理的PVDF基础膜的最佳制备条件为15%PVDF/2.4%PVP/1.6%Li Cl。在该条件下所制备的PVDF基础膜既能有效降低焦化二次沉淀池出水COD,又能保证较高的水通量,其COD截留率为77.3%,纯水通量为383.75 L/m2·h。     

紧实型GO/PVDF复合膜对有机染料的去除性能研究

采用氧化石墨烯(GO)改性PVDF膜,利用浸没沉淀相转化的方法制备了紧实型GO/PVDF复合膜,对膜的亲水性、纯水通量和表面Zeta电位等性能进行了考察,并选择罗丹明B和甲基橙分别代表正负电荷染料,对膜的吸附、脱附和截留性能进行了考察。结果显示,膜的纯水通量从45.10 L/(m~2·h)增加到58.40 L/(m~2·h)。GO含量为0.50%(质量)时(M2),膜的综合性能较优。GO/PVDF复合膜对罗丹明B的吸附效果较好,1.5 d之后,M0～M3的吸附量分别为1.02、1.24、1.79和1.49 mg/g。乙醇对罗丹明B的脱色率达到80%以上。膜对甲基橙的吸附效果较差,M2的吸附量仅为0.46 mg/g,0.10 mol/L HCl溶液对甲基橙脱色率达到86%以上。膜对两种染料的截留率均保持在57.60%和57.20%以上。为纳米材料改性有机膜的制备以及对有机染料的去除提供了一定的科学依据。     

丝瓜络纤维对PVDF超滤膜结构和性能的影响

以天然高聚物丝瓜络纤维作为亲水化改性剂,制备了不同丝瓜络纤维含量的亲水化超滤膜,对比分析PVDF基膜和改性膜过滤腐殖酸和海藻酸钠2种典型污染物配制的模拟废水时通量变化规律;考察了不同丝瓜络纤维含量对改性膜孔隙率、亲疏水性、纯水通量、截留率和抗污染性能的影响,利用扫描电镜(SEM)观察了膜微形貌结构。结果表明,丝瓜络纤维的质量分数为1.2%时,滤膜亲水性改善,PVDF质量分数分别为14%和16%的纯水通量较基膜分别提高3倍和3.5倍,截留率均保持93%以上,膜物理清洗后通量恢复率最高达94.2%。过滤模拟废水时,改性膜比通量衰减幅度较小,膜稳态通量高,抗污染性能好。     

多巴胺及KH-561改性PVDF超滤膜的制备及性能

采用聚多巴胺与亲水物质前驱体同步水解的方法,在膜表面生成杂化涂层,通过调整3-(2,3-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷(KH-561)与多巴胺的配比,制备了PVDF超滤改性膜。测试了杂化涂层对改性膜的表面形貌、亲水性、纯水通量、截留率等性能的影响。结果表明,杂化涂层不仅提高了改性膜的表面亲水能力,也改善了膜内部孔道的亲水性,PVDF改性膜的水接触角降至37.8°。膜水通量达到174 L/(m²·h),蛋白截留率达90%以上。杂化涂层在膜表面形成一层水膜,使膜具有良好的抗污染性能,改性膜的衰减系数最低可达0.19。     

纳米改性膜生物反应器处理生活污水的试验研究

对聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜进行共混改性,制备了3组不同纳米TiO2质量分数的膜组件。通过对膜的微观结构、接触角、孔隙率、平均孔径和水通量等参数进行表征,及放置膜生物反应器内处理生活污水的小试试验研究,对比了3组的出水水质、膜通量和通量恢复率。结果表明:3个膜组件的出水水质均能达到《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》(GB/T 18920—2002)的要求,纳米TiO2改善了PVDF中空纤维膜的亲水性,提高了其抗污染能力,有利于延迟膜的清洗周期。     

紧实型GO/PVDF复合膜对有机染料的去除性能研究

采用氧化石墨烯(GO)改性PVDF膜，利用浸没沉淀相转化的方法制备了紧实型GO/PVDF复合膜，对膜的亲水性、纯水通量和表面Zeta电位等性能进行了考察，并选择罗丹明B和甲基橙分别代表正负电荷染料，对膜的吸附、脱附和截留性能进行了考察。结果显示，膜的纯水通量从45.10 L/(m²·h)增加到58.40 L/(m²·h)。GO含量为0.50%(质量)时(M2)，膜的综合性能较优。GO/PVDF复合膜对罗丹明B的吸附效果较好，1.5 d之后，M0~M3的吸附量分别为1.02、1.24、1.79和1.49 mg/g。乙醇对罗丹明B的脱色率达到80%以上。膜对甲基橙的吸附效果较差，M2的吸附量仅为0.46 mg/g，0.10 mol/L HCl溶液对甲基橙脱色率达到86%以上。膜对两种染料的截留率均保持在57.60%和57.20%以上。为纳米材料改性有机膜的制备以及对有机染料的去除提供了一定的科学依据。