碳纳米管填充聚氨酯膜的制备及渗透汽化性能研究

渗透汽化膜分离技术在苯酚/水领域引起广泛关注。文章对端羟基聚丁二烯(HTPB)基的聚氨酯膜进行填充改性并研究其对苯酚/水体系的渗透汽化性能。利用物理和化学方法将β-环糊精(β-CD)接枝到羟基碳纳米管(MWNTs-OH)上,制备两种碳纳米管,并对改性后的碳纳米管进行元素分析。将改性后的两种碳纳米管填充到聚氨酯中。研究发现,物理改性羟基化碳纳米管的渗透通量最大,80℃达175.56 kg·μm·m-2·h-1,但是分离因子为2.8;化学改性的羟基化碳纳米管的分离性能较优,80℃下膜的分离因子为3.6,渗透通量为101.73 kg·μm·m-2·h-1。     

β-环糊精/聚醚共聚乙酰胺填充膜的制备及渗透汽化分离水中微量苯酚

将β-环糊精(β-CD)添加到聚醚共聚乙酰胺(PEBA)中制备β-环糊精/聚醚共聚乙酰胺填充膜(β-CD-f-PEBA),用于苯酚-水的渗透汽化分离研究。SEM、FTIR表明β-环糊精在膜中分散均匀且与膜结合紧密,与膜间只有氢键相互作用而未发生化学交联。拉伸实验表明膜的拉伸强度和断裂强度均随着β-CD添加量的增加先减小后增大。采用基团贡献法计算了PEBA、苯酚及水的溶解度参数,证明PEBA膜对苯酚具有较高的选择吸附性。通过溶胀验证膜对苯酚的选择吸附性能,膜对苯酚的吸附量度随着料液中苯酚浓度和膜中β-CD添加量的增加而增加。考察了PEBA和β-CD-f-PEBA膜的渗透汽化性能,当β-CD填充量为0.5%(质量)时,分离效果最佳,渗透通量和分离因子分别为3062.9 g·m~(-2)·h~(-1)和43.3。通过Arrhenius方程计算苯酚和水的渗透活化能分别为97.19和52.12k J·mol-1。重复实验表明β-CD-f-PEBA膜的操作稳定性良好。     

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。     

聚醚型聚氨酯及其沸石改性膜的制备与脱酚性能研究

采用不同的聚醚型商业成品聚氨酯和78A、85A两种硬度的预聚体制备了八种不同软段结构和含量的聚氨酯膜,并用红外光谱(FTIR)对其进行表征。考察了ZSM-5沸石对PU膜的溶胀度及渗透汽化性能的影响。结果表明,聚醚型聚氨酯膜可以有效分离苯酚/水混合物中的苯酚,添加ZSM-5沸石后,膜的溶胀度随沸石添加量的增加先降低后升高,添加1%ZSM-5沸石的膜,分离因子和渗透通量高于纯聚氨酯膜。     

β-环糊精/聚醚共聚乙酰胺填充膜的制备及渗透汽化分离水中微量苯酚

将β-环糊精（β-CD）添加到聚醚共聚乙酰胺（PEBA）中制备β-环糊精/聚醚共聚乙酰胺填充膜（β-CD-f-PEBA）,用于苯酚-水的渗透汽化分离研究。SEM、FTIR表明β-环糊精在膜中分散均匀且与膜结合紧密,与膜间只有氢键相互作用而未发生化学交联。拉伸实验表明膜的拉伸强度和断裂强度均随着β-CD添加量的增加先减小后增大。采用基团贡献法计算了PEBA、苯酚及水的溶解度参数,证明PEBA膜对苯酚具有较高的选择吸附性。通过溶胀验证膜对苯酚的选择吸附性能,膜对苯酚的吸附量度随着料液中苯酚浓度和膜中β-CD添加量的增加而增加。考察了PEBA和β-CD-f-PEBA膜的渗透汽化性能,当β-CD填充量为0.5%（质量）时,分离效果最佳,渗透通量和分离因子分别为3062.9 g·m^-2·h^-1和43.3。通过Arrhenius方程计算苯酚和水的渗透活化能分别为97.19和52.12 kJ·mol^-1。重复实验表明β-CD-f-PEBA膜的操作稳定性良好。     

沸石填充硅橡胶渗透汽化膜的制备及其优先透醇性能研究

由ZSM-5沸石和聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备超薄沸石填充PDMS复合膜,考察沸石填充量、沸石结构中硅铝比和操作温度对沸石填充硅橡胶膜渗透汽化性能的影响。结果表明,超薄复合膜的制备可以改善渗透通量小的缺陷。沸石填充量30%时分离因子最大;具有相同填充量的PDMS膜,硅铝比较大的填充膜,其分离因子和渗透通量均较高;随着操作温度的升高,复合膜分离因子先升高后降低,在50℃达到最大值,其渗透通量呈升高趋势。     

沸石填充硅橡胶渗透汽化膜的制备及其优先透醇性能研究

由ZSM-5沸石和聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备超薄沸石填充PDMS复合膜,考察沸石填充量、沸石结构中硅铝比和操作温度对沸石填充硅橡胶膜渗透汽化性能的影响。结果表明,超薄复合膜的制备可以改善渗透通量小的缺陷。沸石填充量30%时分离因子最大;具有相同填充量的PDMS膜,硅铝比较大的填充膜,其分离因子和渗透通量均较高;随着操作温度的升高,复合膜分离因子先升高后降低,在50℃达到最大值,其渗透通量呈升高趋势。     

碳纳米管改性PEBA膜的制备与渗透汽化分离性能研究

本次试验以聚醚嵌段酰胺(PEBA)为原料,制备了PEBA均质膜,再将羧基化碳纳米管以及环糊精改性的羧基化碳纳米管加入PEBA进行改性,并对这三种膜进行渗透汽化测试和相关表征。结果表明,当添加的碳纳米管占PEBA质量为0.1%时,羧基化碳纳米管改性膜的渗透通量和分离因子均比纯PEBA膜有所提高,而环糊精改性的羧基化碳纳米管填充膜的分离因子比纯PEBA膜明显提高,但是渗透通量低于纯PEBA膜。     

氧化石墨烯/PVF复合膜制备、表征及分离性能研究

采用流涎法制备了聚氟乙烯(PVF)膜及氧化石墨烯(GO)填充的PVF两种均质薄膜,并用衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)、差示扫描量热分析仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分别表征了PVF及其改性膜的结构特点,热性质、结晶性、断面形貌,同时测试了两种膜对苯酚水溶液的渗透汽化分离性能。结果表明,GO可以提高PVF的耐热性,并对PVF有诱导结晶的作用;PVF及GO/PVF复合膜均可从含酚废水中优先脱除苯酚;GO能够显著提高PVF膜的渗透通量。     

ZSM-5沸石填充聚氨酯膜的制备及渗透汽化分离水中乙酸异丙酯

采用两步法制备了ZSM-5沸石填充的疏水性端羟基聚丁二烯基聚氨酯（PU）膜,用以分离水中芳香性有机物乙酸异丙酯。对该膜的化学结构、形貌及热稳定性进行了表征,并研究了ZSM-5沸石填充的PU膜的溶胀度及渗透汽化性能。结果表明：添加ZSM-5沸石后,膜的热稳定性明显提高,沸石与膜的相容性较好,且随着添加量的增加,膜的溶胀度降低,分离因子先升后降。在303 K、料液浓质量分数为1%的条件下,ZSM-5添加量为20%（质量分数）时,分离因子达到最高;同时随着料液浓度及操作温度的上升,通量和分离因子都增加。在333 K、料液质量分数为1%的条件下,PU-ZSM-5-20膜的分离因子及通量最高可达288.72 g/（m2·h）和53.21 g/（m2·h）。     

硬脂酸改性γ-Al_2O_3填充PEBAX膜渗透汽化分离苯胺

利用硬脂酸对纳米γ-Al_2O_3改性,分别制备了聚醚共聚酰胺(PEBAX)均质膜、填充膜、复合膜以及填充型复合膜四种分离膜,探讨了膜在苯胺/正庚烷体系中的溶胀性能和渗透汽化性能。利用FT-IR、XRD分别考察了改性前后γ-Al_2O_3颗粒官能团和晶体结构的变化情况,通过SEM观察膜的形貌结构。溶胀实验结果表明:随着料液中苯胺浓度和料液温度的升高,溶胀度均持续增大,在48 h时达到溶胀平衡,填充量为2%(wt)时填充膜的溶胀效果最好;渗透汽化实验结果表明:膜的渗透通量和分离因子均随料液中苯胺浓度和料液温度的升高而持续增大,填充型复合膜的综合性能最优,其填充量为2%(wt)时分离性能最佳,当苯胺浓度为5000μg×g~(-1)、温度为70℃时,膜的渗透总通量为5.64 kg×m~(-2)×h~(-1),分离因子为3.07。     

聚氨酯渗透汽化膜的研究进展

聚氨酯膜材料具有良好的选择性、渗透性和力学性能等,近年来在渗透汽化领域倍受关注。本文综述了用于渗透汽化分离的聚氨酯及其改性膜的研究情况及最新进展,重点评述了以聚丁二烯、聚酯和聚醚为软段的PU渗透汽化膜材料结构特点、合成方法、分离性能,以及共混、填充和接枝3种改性方法的反应原理,改性思路、对PU膜分子结构和分离性能的影响等;同时分析了不同材料和改性方法在渗透汽化膜分离方面的优点和不足。在此基础上,对用于渗透汽化分离的聚氨酯膜材料发展方向和研究前景进行了展望。     

氯硅烷改性ZSM-5填充PDMS复合膜渗透汽化透醇性能

采用十二烷基三氯硅烷对ZSM-5型沸石进行表面修饰改性,并用FT-IR,CA和BET等对改性前后的沸石特征进行分析表征,改性后的沸石表面憎水性增强,比表面积有所下降.将改性后的沸石填充到硅橡胶中制备出了PDMS/ZSM-5杂化膜,并将其用于乙醇/水稀溶液的分离,在40℃下,进料乙醇浓度为5%(质量分数)时,其分离因子最高可达15.8,渗透通量为202.95g/(m~2·h).     

PDMS/ZSM-5膜的制备及渗透汽化分离水中乙酸正丁酯和乙酸乙酯

为探究出适合分离水中的乙酸正丁酯和乙酸乙酯的新型渗透汽化膜材料，选用沸石ZSM-5 对聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料进行填充改性，以聚偏氟乙烯(PVDF)为支撑层，采用刮涂法制备PDMS/ZSM-5/PVDF复合膜渗透汽化分离水中的乙酸正丁酯和乙酸乙酯。采用SEM、接触角测量仪、FTIR、TGA和XRD等对膜材料物理化学性能进行表征，考察了膜材料的溶胀行为及渗透汽化性能。结果表明，ZSM-5在 PDMS 膜中分散均匀，且没有发生化学作用，并提高了膜材料的疏水性和热稳定性。随着ZSM-5添加量的增加，膜在乙酸正丁酯和乙酸乙酯的溶胀度和待分离组分在膜材料中的扩散速率不断增加。随着进料浓度和温度的增加，渗透通量不断增大，分离因子先增大后减小。随着ZSM-5在PDMS/ZSM-5/PVDF复合膜中含量的增加，总渗透通量增加，而分离因子呈现先增加后减小的趋势。当添加量为10%（质量）时，分离因子达到最大值。对于乙酸正丁酯/水体系，渗透通量和分离因子最大值分别为319 g·m ^-2·h ^-1和131；而对于乙酸乙酯/水体系，渗透通量和分离因子最大值分别为1385 g·m ^-2·h ^-1和121。     

热浸渍涂晶加旋转晶化制备亲水性ZSM-5沸石膜及其性能表征（英文）

采用热浸渍涂晶加旋转晶化方法在α-Al_2O_3微孔支撑体上合成了ZSM-5沸石膜,并将其应用于异丙醇/水体系渗透汽化脱水。对ZSM-5沸石膜的物相组成和显微结构进行表征,研究了合成时间、晶种浓度、制备方法对ZSM-5沸石膜性能的影响。结果表明:当第一次涂晶浓度为2g/L、二次晶化时间为28h时,制备出的ZSM-5沸石膜交互生长良好,膜层致密。对比3种合成方法(浸渍涂晶加旋转晶化法,热浸渍涂晶加旋转晶化法,热浸渍涂晶加静态晶化法)制备的ZSM-5沸石膜对90%异丙醇渗透汽化脱水性能。结果表明:热浸渍涂晶加旋转晶化法更适合制备亲水性ZSM-5沸石膜,制备出的沸石膜在348K时对90%异丙醇进行渗透汽化脱水,渗透通量可达到1.68 kg/(m~2·h),分离因子为17 991。     

蒙脱石填充改性PDMS膜对稀溶液中苯的渗透分离性能

研究了CTAB柱撑改性蒙脱石填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜对稀溶液中苯的渗透分离性能,考察了操作温度、有机蒙脱石填充量及料液中苯浓度对填充膜分离性能的影响. 结果表明,蒙脱石的填充不但能增强膜的机械性能,而且能明显改善膜的分离性能,随着蒙脱石填充量的增加,渗透通量增大,而分离因子先增大后减小;随着操作温度的提高,渗透通量明显增大,分离因子却减小;当料液中苯浓度增大时,苯通量增大,水通量保持不变,而分离因子减小. 用填充量为9.09%的填充膜对苯浓度为1000 kg/kg的料液进行渗透汽化实验,得到膜的渗透通量为115 g/(m2×h),分离因子达到798,比纯PDMS膜通量增大了12%,分离因子增大了32%.     

填充法改性PDMS膜及其对乙酸/水的渗透汽化分离性能

用CTAB-蒙脱石填充改性PDMS膜,运用XRD, SEM等手段表征了不同填充量的复合膜结构,证明有机柱撑蒙脱石与聚合物形成插层型复合物后,膜的热稳定性明显改善. 研究了填充膜对乙酸/水体系的渗透汽化分离性能,结果表明,随着温度的升高,渗透通量增大而分离因子降低,通量随填充量增加单调上升,分离因子随填充量增加先增大后降低,填充量为7.4(%, w)时达到最大值. 从膜的结构及其与组分的相互作用对填充膜中蒙脱石可能存在的渗透通道作用进行了探讨.     

无机杂化海藻酸钠渗透汽化膜的制备与分离性能对比

为提高海藻酸钠(SA)膜的渗透汽化分离性能,分别采用纳米氧化铝、纳米氧化锆和纳米氧化钛对SA膜进行改性,对比分析了3种不同杂化膜渗透汽化分离性能的差异,并将分离性能较好的杂化膜应用到乙酸与乙醇酯化反应脱水的体系中。系统考察了无机纳米粒子含量对SA膜渗透汽化分离性能的影响,对杂化膜进行了接触角、傅里叶红外(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重/差示扫描量热(TG/DSC)、X射线衍射(XRD)和拉伸强度等表征与分析。结果表明,无机纳米粒子能提高SA膜的热稳定性、机械强度和渗透通量,当无机纳米粒子与SA质量比为0.3时,掺杂TiO_2、ZrO_2和Al_2O_3的杂化膜二碘甲烷的接触角依次升高,同时渗透通量也依次升高。SA-0.3Al_2O_3杂化膜亲水性较好,然而SA-0.3ZrO_2杂化膜分离性能最优,50℃下分离水含量10%的乙醇-水溶液,膜渗透通量达到336 g·m~(-2)·h~(-1),渗透侧水含量99.97%,分离因子29990。酯化反应脱水实验表明,在80℃时,酯化反应脱水实验乙酸转化率均高于无脱水实验乙酸转化率,平衡转化率不断被打破,反应12 h后,转化率由平衡时的79.3%提高到93.9%。     

HTPB基聚氨酯膜的制备及渗透汽化脱酚性能研究

采用端羟基聚丁二烯(HTPB)、端羟基聚丁二烯–苯乙烯共聚物(HTBS)和端羟基聚丁二烯–丙烯腈共聚物(HTBN)三种软段制备了聚氨酯(PUR)膜,利用红外光谱仪、差示扫描量热分析仪、热重分析仪表征了膜的结构和热性能;并以苯酚水溶液为目标体系,考察了三种膜的溶胀性以及渗透汽化分离性能。结果表明,HTPB–PUR膜具有最大的微相分离程度和耐热性;软段中的氰基会增大膜的溶胀度;HTBS–PUR膜具有最高的渗透性,而HTPB–PUR膜选择性最好;三种膜的总渗透通量、分离因子和渗透汽化分离指数均随进料温度升高而增加。     

SiO_(2)-ZrO_(2)溶胶修饰晶种法制备丝光沸石膜及性能EI北大核心CSCD

通过在晶种液中引入多羟基的SiO_(2)-ZrO_(2)纳米溶胶,提高在大孔a-Al_(2)O_(3)载体上晶种层的连续性,从而制备出高性能的丝光沸石膜。研究了晶种中SiO_(2)-ZrO_(2)溶胶的添加量对晶种层及沸石膜的影响。结果表明:在晶种中添加SiO_(2)-ZrO_(2)溶胶制备的丝光沸石膜与未添加的相比,均表现了较高分离性能。随着含量的增加,通量和分离因子稍有下降。当晶种中添加0.5%(质量分数)的SiO_(2)-ZrO_(2)溶胶时,75℃渗透汽化分离90%(质量分数)的乙酸/水溶液,渗透通量和分离因子可分别达到0.94 kg/(m^(2)·h)和5285。通过电势测定发现SiO_(2)-ZrO_(2)溶胶还增加了晶种在溶液中的分散性。利用该方法制备的丝光沸石膜具有较好的重复性,平均通量为0.93 kg/(m^(2)·h),渗透侧水含量均在99.8%(质量分数)以上,且在100 h的渗透汽化测试中性能保持稳定。