陶瓷膜表面接枝改性及其在膜蒸馏过程中的应用

以二甲基二氯硅烷为改性剂,采用表面接枝方法制备疏水性Al2O3陶瓷膜,并将其应用于NaCl溶液的气隙式膜蒸馏过程。利用傅立叶红外光谱仪、接触角测定仪和SEM对改性膜进行表征。结果发现,改性剂成功接枝聚合到陶瓷膜表面;改性陶瓷膜具有良好的疏水性能;改性前后膜表面形貌和孔径没有明显变化。实验测得改性陶瓷膜的液体进入压力(LEP)为0.11MPa。膜蒸馏结果表明,渗透通量随溶液温度和流量的增大而增大、随溶液浓度的增大而减小;溶液温度是影响过程的主要因素;NaCl截留率98.53%。研究结果证明,用二甲基二氯硅烷改性的陶瓷膜完全可用于NaCl溶液的膜蒸馏过程。     

不同孔径陶瓷膜硅烷改性及油水分离性能研究

具有低表面能的疏水陶瓷膜常用于含水油液分离,而渗透通量的提高是提升膜分离过程经济性的关键.本文通过有机硅烷接枝改性制备疏水陶瓷膜,研究硅烷改性对不同孔径陶瓷膜结构及油水分离性能的影响。以孔径为1 000 nm、100 nm、10 nm的3种陶瓷膜为研究对象,考察不同孔径陶瓷膜硅烷化改性前后膜表面微观形貌、润湿性及渗透阻力的变化,评价3种孔径疏水陶瓷膜在溶剂、酸碱等环境下的稳定性,并将3种孔径硅烷改性的陶瓷膜用于油包水乳液分离.结果表明,孔径越小的膜硅烷化改性后渗透阻力增幅越大,尤其是当孔径达到10 nm,改性前后渗透阻力相差近3倍;原膜孔径对改性膜润湿性影响不大,且均表现出良好的耐溶剂性、耐酸碱性.低压高流速的操作方式有利于提高改性膜通量;对于水含量1 000μL/L的W/O乳液,3种改性膜对水的截留率均超过93%,渗透液水含量低于70μL/L,其中1 000 nm改性膜通量最高,达375 L/(m²·h),而10 nm膜更不易被污染;对于水含量10%(体积分数)的W/O乳液,1 000 nm改性膜污染非常严重,通量迅速下降为14.1 L/(m²     

CF_4等离子体改性超疏水膜蒸馏膜材料

膜蒸馏膜的疏水性是控制出水品质和过程运行稳定性的关键之一.本文系统总结了本课题组采用CF4等离子体对亲水、疏水膜材料进行疏水改性用于膜蒸馏的研究进展,描述了CF4等离子体的改性机理及疏水改性膜的直接接触式膜蒸馏过程的性能等.对超疏水改性对膜性能影响的机理进行了探索,发现(超)疏水改性可提高膜蒸馏过程的有效蒸发面积,从而提高膜蒸馏过程的热效率和通量,为制备高性能新型蒸馏膜材料提供了新思路.     

氟化聚醚砜疏水膜的制备及其膜蒸馏应用

以全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯(FMA-C_8)为接枝单体,采用溶液均相共辐照方式(~(60)Co γ射线)对聚醚砜(PES)材料进行疏水改性,制备得到氟化的PES(PES-g-PFMA-C_8),进而将其喷涂在自制多孔PES膜表面制备得到疏水化的PES膜.借助红外光谱、光电子能谱、接触角仪等对PES-g-PFMA-C_8及其改性膜进行表征,探究喷涂疏水改性对PES膜性能的影响.结果表明,疏水改性PES膜(H-PES)的疏水性较PES膜显著提高,接触角由73.1°增大到109.3°,液体进入压力由295 kPa提高到410 kPa, 70℃下对质量分数3.5%NaCl盐溶液进行真空膜蒸馏时,80 h长时间运行过程中通量保持在50kg/(m~2·h)左右,脱盐率高达99.98%;且该膜应用于海水淡化反渗透浓水处理过程中,产水水质稳定,能将海水淡化的总体水回收率由45%提高到83.7%,在膜蒸馏脱盐方面具有较好的应用潜力.     

油水乳液污染纳米TiO_2改性Al_2O_3陶瓷膜的化学清洗

研究了采用碱性复合清洗剂通过一次清洗工艺对油水乳化液污染的纳米TiO2改性Al2O3陶瓷微滤膜进行化学清洗的可行性.通过通量恢复率、油截留率、SEM和FT-IR等分析手段表征了制备的复合清洗剂对改性陶瓷膜的清洗效果及化学清洗对纳米TiO2改性效果的影响.结果表明,采用制备的复合清洗剂对油水乳化液污染的改性陶瓷膜进行清洗后,可有效去除膜污染物,表现出良好的清洗效果,且清洗过程不会明显影响纳米TiO2对Al2O3陶瓷膜的改性效果.工业应用试验表明,冷轧乳化液含油废水污染的改性陶瓷膜,经碱性复合清洗剂清洗后,膜纯水通量恢复率和油水渗透通量恢复率分别可达到96.9%和98.1%.     

膜法吸收燃煤烟气中CO_2之膜润湿机理及其改性研究

膜吸收法因吸收过程中膜润湿所造成的膜相阻力增加与膜表面形态改变是阻碍膜吸收法吸收CO2的工业应用的重要因素。首先叙述了吸收膜的润湿机理,并基于国内外所采用的提高膜抗润湿性的表面改性研究作了归类总结。最后,从提高疏水性能、稳定性、环保性及可操作性等方面分析比较了各种表面改性方式的优劣,并得出表面物理涂敷法能有效提高吸收膜的抗润湿性并具有良好工业应用前景。     

聚偏氟乙烯膜亲水化改性研究进展

强疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水化改性是当前分离膜研究的热点之一.对PVDF膜近年来在共混改性、表面化学改性、表面接枝改性等方面的研究进行了综述,并针对PVDF分离膜改性领域今后的研究提出建议,指出膜材料共混改性是今后发展的主要方向.     

气-液膜接触器用膜材料的研究进展

气-液膜接触器作为新型的非分散式的气-液接触设备,有望替代传统的分散式气-液接触设备。膜是气-液膜接触器的重要组成部分,其性能决定着气-液膜接触过程的分离效果。针对气-液膜接触器用膜材料,文中分析了弱疏水性膜材料用于气-液膜接触器的可行性。通过膜结构的优化和膜表面的疏水改性等方法可以提高膜的透气性能和膜表面的疏水性能,达到降低膜的传质阻力,提高气-液膜接触器的使用性能的目的。指出膜材料选择范围的扩大化、膜结构的最优化以及膜的疏水改性等方面是气-液膜接触器领域的主要研究方向。     

氟树脂对聚偏氟乙烯膜疏水性的影响

采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,以氟树脂为疏水助剂,制备聚偏氟乙烯(PVDF)膜.采用不同偶联剂对疏水助剂氟树脂进行改性,研究了改性氟树脂对PVDF膜疏水性的影响.研究结果表明:添加疏水助剂氟树脂可改善PVDF膜的疏水性.当经偶联刺G502改性的氟树脂添加量为10%时,PVDF膜与水的静态接触角达到120°.通过集灰实验表明添加改性氟树脂的PVDF膜具有较好的疏水性.     

聚偏氟乙烯膜的亲水化改性研究进展

强疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水化改性是当前分离膜研究的热点之一.从膜本体及膜表面两个角度对PVDF膜的亲水化改性进行了综述,介绍了共混、共聚、化学改性、等离子体处理及接枝改性等多种改性方法的机理、特点及改性效果.     

pH敏感型管式陶瓷复合膜的制备

采用硅烷偶联剂KH-570在乙醇溶剂中以盐酸溶液为催化剂进行水解后对管式ZrO2陶瓷膜进行表面修饰,进一步用化学接枝法将丙烯酸单体接枝到改性ZrO2陶瓷膜上,制备pH敏感型陶瓷复合膜.系统考察了不同偶联反应条件对氧化锆陶瓷膜的硅烷化改性效果的影响;研究了丙烯酸单体浓度对pH敏感膜渗透通量及pH开关系数的影响.通过扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、热重(TG)及水通量测定等对改性前后膜结构和pH敏感性能进行分析.结果表明,在以乙醇为溶剂进行硅烷化改性后,成功引入了碳-碳双键,并将丙烯酸成功接枝在陶瓷膜表面;单体浓度对pH敏感的膜通量及pH开关系数有重要的影响;所制备膜显示了良好的pH敏感性能.     

超疏水膜的研究进展

近年来,由于超疏水膜表面在自清洁、微流体系统和特殊分离等方面的潜在应用,超疏水性膜的研究引起了极大的关注.本文着重讨论了超疏水膜的化学组成及物理结构、制备方法,并对超疏水膜的发展方向进行了展望.     

聚醚砜微孔膜的疏水改性及其在膜蒸馏中的应用

以全氟正己烷为等离子体源对聚醚砜微孔膜进行表面疏水改性,X光电子能谱(XPS)分析结果证实了全氟正己烷在膜表面的存在,膜表面氟含量最高达到49%.改性后的膜疏水性显著提高,水接触角从92°提高到123°.扫描电镜结果显示改性膜的表面被一薄层覆盖,但膜的本体结构无明显变化.将改性后的膜用于真空膜蒸馏淡化模拟海水的试验中,结果表明在雷诺数较小的情况下,改性膜的脱盐率达99.99%,通量达4530ml/(m2·h).     

疏水陶瓷膜脱除油中水分的研究

对采用平均孔径50nm、表面疏水的陶瓷膜脱除油中水分的过程进行了研究,考察了跨膜压差、膜面流速、原料液水含量对膜渗透通量及水截留率的影响.结果表明,采用疏水陶瓷膜脱除异辛烷中水分可得到较好的分离效果;增大跨膜压差或减小原料液水含量可以增加膜稳定通量,而随着膜面流速的增加,膜稳定通量先升后降.实验得出适宜的操作参数为跨膜压差0.1MPa、膜面流速1.67m/s,获得的水截留率均在98%以上.基于所用陶瓷膜稳定的亲油疏水表面,渗透侧水含量在不同的操作条件下变化很小.     

耐污染聚醚砜超滤膜的研究进展

聚醚砜(PES)具有耐高温、耐老化、抗蠕变、尺寸稳定、耐化学药品等性能,但疏水性强,易污染.抗污染超滤膜的开发可减少超滤过程的费用,增加膜的寿命.本文从膜材料改性、膜成品表面改性和改变铸膜液成分三个方面,介绍了制备耐污染聚醚砜超滤膜的方法及研究进展,并指出了这些方法的应用前景.     

炭膜表面疏水改性及老化性能研究

采用溶胶凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为混合硅源,合成疏水硅溶胶,将其浸渍涂覆在卷式炭膜上,经干燥、热处理制备了具有高疏水性能的疏水炭膜.考察了硅溶胶制备工艺和膜热处理工艺对所制备炭膜疏水性能的影响.采用水接触角测试仪、TG、FTIR、AFM、SEM和TEM等测试手段,对疏水炭膜的表面结构和疏水性能进行了表征.结果表明,通过硅溶胶表面改性,在炭膜表面引入了甲基化的二氧化硅的表面结构,提高了其疏水性能.硅溶胶的制备工艺对所制备疏水炭膜的表面化学结构、形貌及粗糙度有较大的影响.其中硅溶胶合成反应温度对提高膜表面疏水性能的影响最为显著;膜表面甲基基团含量对改善炭膜表面的疏水性能起到决定性作用.通过控制硅溶胶合成和膜的热处理工艺可以有效地调控疏水炭膜的表面疏水性能;在最佳条件下制备的疏水炭膜,其表面粗糙度为34.263nm;水接触角达到138°左右,表现出良好的疏水性能.气体渗透性能测试表明,炭膜疏水改性对炭膜的气体渗透性能影响较小,但明显地提高了炭膜的抗老化性能.     

膜吸收用聚丙烯和聚偏氟乙烯微孔膜的性能评价

以水吸收空气中的氧为例,从膜的微孔性、疏水性、传质效率、膜污染和价格等五个方面对市售国产聚丙烯和聚偏氟乙烯两种微孔中空纤维膜在膜吸收过程中的性能进行了评估,并分析了造成这两种膜性能差异的原因.评价结果表明,聚丙烯微孔膜具有疏水性好、氧传质系数大、抗污染能力强和价格便宜等优良性能,更适宜应用于膜吸收过程.     

脱硫用PVDF膜的结构调控与性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用浸没沉淀相转化法制膜,研究了亲/疏水性的添加剂对PVDF膜结构、接触角及气通量的影响;采用含氟表面活性剂 Zonyl 8740对PVDF膜进行疏水改性,通过ATR-FTIR、FE-SEM、接触角等对膜表征,并进行脱硫性能评价.结果表明,疏水性添加剂使PVDF膜表面水接触角提高,添加剂种类对膜气通量有明显影响,在20℃、0.01 MPa实验条件下,PVDF膜最大气通量为85.6 m3/(m2·h),Zonyl 8740涂覆改性后PVDF膜表面疏水性提高,水接触角可达到133.5°,二氧化硫脱除率可达到81.3％.     

聚偏氟乙烯分离膜亲水改性的研究进展

从膜基体和膜表面两个角度出发,综述了当前对聚偏氟乙烯(PVDF)强疏水性膜的亲水化改,巨方法,介绍了共混改性、表面化学改性、辐照接枝等方法的机理、优缺点和近年的研究进展,指出了共混改性是今后亲水改性的主要方向.     

石墨烯量子点在分离膜材料中的应用研究进展

在传统分离膜中引入纳米材料,有望解决选择性与渗透性之间存在的Trade-off效应、膜污染、化学稳定性等关键共性技术难题.零维石墨烯量子点(GQDs)纳米材料具有尺寸小、比表面积大、亲水性强等突出优点,在分离膜材料领域具有潜在的应用前景.本文归纳了基于界面聚合、相转化、表面改性等常规制膜方法,将GQDs或改性GQDs引入活性层(表层)、中间层或支撑层(亚层)等膜基质中,实现调控与优化分离膜结构与性能的最新研究进展.探讨了GQDs与改性GQDs对界面聚合"反应-扩散"过程、铸膜液热力学与相转化动力学过程以及层状膜层间距的影响机制,并阐述了引入GQDs或改性GQDs赋予分离膜抑菌、自清洁、荧光检测等新功能的原因.最后,展望了基于GQDs开发新型膜材料所面临的机遇和挑战.