一种新型荷电纳滤膜的制备及其在镁锂分离中的应用

以N,N-双(3-氨丙基)甲胺和均苯三甲酰氯为两相单体，通过调节水相添加剂及后处理PEI涂覆工艺制备了具有高性能的荷正电复合纳滤膜。在0.5 MPa,2 000 mg/L氯化镁进料液的条件下，该纳滤膜对氯化镁的截留率为98.6%，通量为63.5 L/(m²·h)。采用荷正电纳滤膜对模拟卤水进行测试，纳滤膜对Mg²⁺和Li⁺的截留率为93.8%和5.2%，渗透通量为52.3 L/(m²·h)，分离因子S_Mg,Li为0.065，表现出极佳的选择分离性。     

基于MXene中间层的复合纳滤膜制备及其盐水分离性能研究

通过湿法化学刻蚀得到单层MXene纳米片后，采用旋涂法将MXene纳米片负载至基膜上作为中间层制备聚酰胺复合纳滤膜，并探讨了MXene不同负载浓度对复合纳滤膜通量及盐截留性能的影响。结果表明引入MXene作为中间层，使得圆泡状形貌在所得膜表面形成，当旋涂1 mL浓度为0.1 g/L MXene时，通量为24.2 L/(m²·h)，硫酸钠截留率为97.4%，相比传统膜(通量12.9 L/(m²·h)，硫酸钠截留率96.3%)性能提升明显。随着MXene旋涂负载浓度增加，通量逐渐减小，而硫酸钠截留率则存在先增加后减小再稳定的趋势，截留率最高可达98.8%(通量16.3 L/(m²·h))。     

基于胺基改性纳米SiO2的有机-无机杂化纳滤膜制备与性能

以聚醚砜纳滤膜为基膜，采用胺基改性纳米SiO₂掺杂树状聚酰胺-胺(PAMAM)作为水相改性剂制备了一类有机-无机复合纳滤膜。通过条件优化实验确定较佳界面聚合条件为有机相单体w(均苯三甲酰氯)=0.5%、w(PAMAM)=0.3%、w(SiO₂)=0.3%、处理时间90 s、处理温度80℃。在该条件下，纳滤膜对无机盐的截留率为67.3%、通量为31.3 L/(m²·h),对模拟污水的分离性能优于采用未改性纳米SiO₂制备的有机-无机复合纳滤膜。制备的纳滤膜对4种模拟矿化污水的截留顺序为Na₂SO₄>KCl>CaCl₂>MgCl₂。     

PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜油水分离性能研究

稀土萃取分离生产过程中会产生大量的含油废水亟待处理，超亲水-水下超疏油过滤膜为稀土冶炼含油废水带来了新的解决方案。以过滤棉为基材，以富含羟基的聚乙烯醇(PVA)与亲水的纳米二氧化硅溶胶为前驱体，以戊二醛为交联剂制备了PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜。接触角测试表明，在空气介质中对水的接触角为0°，在水介质中对油的接触角为155.3°，具备优良的超亲水-水下超疏油性能。对制备的PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜进行油水分离实验发现，3次重复实验过滤膜的平均油水分离率为97.5%，膜通量为11.89 L/(m²·s)，经30次油水分离循环测试，该过滤膜仍具有95.3%的油水分离率和11.06 L/(m²·s)的膜通量，展现了较好的耐久性和稳定性，具有一定的工业推广应用前景。     

脱乙酰基改性乙酸纤维薄膜对乳化油分离及积垢机理的探究

利用静电纺丝制造乙酸纤维素膜（CA纤维膜）,并利用添加TiO₂及脱乙酰基（d-CA）对CA纤维膜进行改性,后续对膜过滤特性、渗透通量、油水乳化液去除效率、反洗特性及积垢机制进行讨究。结果显示,CA纤维膜通过TiO₂及d-CA改性后可以提高膜的热稳定性及亲水性能,并得到稳定的纯水通量和过滤通量;最佳的比例为TiO₂@d-18.5%CA纤维膜,在40kPa跨膜压差、60min的操作条件下,其纯水通量、过滤通量、1g/L油水乳化液去除效率以及反洗后通量分别为824.8L/(m²·h)、(311.3±12.5)L/(m²·h)、93.6%±1.1%、451.5L/(m²·h);另外,添加TiO₂可能导致油水乳化液在膜表面不可逆阻力比例的增加,脱乙酰基改性CA纤维膜则可以降低膜自身阻力及增加可逆阻力的比例,提高CA纤维膜在油水分离方面的潜力。     

原位界面聚合制备PVDF复合纳滤膜的研究

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)复合纳滤膜性能，以掺入单体哌嗪(PIP)的铸膜液制备基膜，通过原位界面聚合快速制备复合纳滤膜，简化了制备程序。ATR-FTIR分析结果表明，基膜上成功生成聚酰胺(PA)层，SEM观察到PA层表面具有典型结节结构。得到的复合纳滤膜对Na₂SO₄截留率为95.59%,渗透通量为12.37 L/(m²·h·bar),远高于传统界面聚合制备的PVDF复合纳滤膜。72 h的持续测试结果表明该复合纳滤膜具有良好的长期稳定性。     

鳞片状BiVO4不锈钢网涂层的制备及其在油水分离中的应用

随着石油泄漏事故的频繁发生和工业含油废水的大量排放,现代化工油水分离问题日益突出。具有特殊润湿性的材料可以选择性透过水或油,分离效率高且操作简单而广泛应用于油水分离。本文以不锈钢网为基底,通过液相法可控制备得到具有不同尺寸、排列的BiVO₄纳米片涂层。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、接触角测量仪对其表面形貌与润湿性能进行表征,研究BiVO₄纳米片尺寸和排列对水下疏油性能的影响。结果表明当不锈钢网表面均匀生长着鳞片状BiVO₄,且这些纳米片随机放射排列时,涂层水下油接触角达到了165.1°,倾斜角仅为2.0°,具有水下超疏油性质。将该涂层用于油水混合物的分离,分离效率均在95.0%以上且分离通量最大可达1.4×10⁴L/(m²·h),在油水分离领域展现出巨大的应用潜力。     

Mg(OH)2及与Al3+离子共存时去除植酸的性能与机理研究

通过低浓度镁离子和氢氧根离子自然沉淀，低温4°C减慢合成速度来合成Mg(OH)₂，并研究其对于IHP的吸附去除作用和机理。研究结果表明：IHP在Mg(OH)₂表面的吸附热力学符合Freundlich模型，且吸附速率较快，在反应3 min时已达到平衡吸附量的75%。而且Mg(OH)₂对于IHP的吸附具有pH依赖性。对于其机理研究发现，IHP的吸附去除会促进Mg(OH)₂的溶解，Mg²⁺离子先释放进入环境中再被Mg(OH)₂重新吸附，从而促进IHP的进一步吸附。另外Mg(OH)₂与Al³⁺共存时对于IHP的去除具有协同作用，其作用效果大于两者单独作用效果的简单叠加。     

不同形貌的纳米Mg(OH)2催化臭氧化降解甲硝唑

采用化学沉淀法分别以六水合氯化镁和取自察尔汗盐湖的天然水氯镁石为原料制备了不同形貌的纳米 Mg(OH)₂催化剂，通过扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱等手段对所合成的催化剂的表面形貌、晶体结构和表面官能团等性质进行了表征。将两种不同形貌的纳米Mg(OH)₂材料首次应用于催化臭氧化过程，研究了两种不同形貌的纳米Mg(OH)₂[Mg(OH)₂-1和Mg(OH)₂-2]催化剂对甲硝唑的降解和矿化能力。结果表明，在单独臭氧化过程中，反应10min时甲硝唑的降解和矿化效率均较低，分别为51.9%和17.4%，而在臭氧化系统中分别加入Mg(OH)₂-1和Mg(OH)₂-2，甲硝唑的去除效率和矿化效率均明显提高，且Mg(OH)₂-2的催化臭氧化性能要优于Mg(OH)₂-1。另外，单独臭氧化过程、Mg(OH)₂-1催化臭氧化以及Mg(OH)₂-2催化臭氧化过程中甲硝唑的降解均较好地符合伪一级动力学反应模型（R²>0.97）。除此之外，对这两种不同形貌的纳米Mg(OH)₂催化剂的稳定性进行了考察，结果表明，催化剂在循环使用六次后对甲硝唑仍有较高的催化臭氧化去除效率。因此，所合成的两种形貌的纳米Mg(OH)₂催化剂将是一种很有前景的、能用于去除抗生素的臭氧化催化剂。     

花状Ni(OH)2的制备及其电化学性能研究

以NiCl₂·6H₂O和NH₃·H₂O为原料,采用简单的水热法,借助表面活性剂CTAB成功合成了β-Ni(OH)₂。研究表明,该材料具有以纳米片相互穿插构成的花状分层微米球结构,比表面积高达45 m²?g^-1。电化学测试表明材料具有良好的电化学性能,在3 A?g^-1的充放电电流密度下,Ni(OH)₂的比容量达到505 C?g^-1,在超级电容器领域具有良好的应用前景。     

超亲水天然多酚改性膜的制备及其油水分离性能

为研发绿色环保、制备工艺简单的油水分离材料，以单宁酸(TA)和聚乙二醇(PEG)为改性剂，聚偏氟乙烯(PVDF)膜为基底，通过简单浸渍法，制备了超亲水复合膜(TAPE膜)。采用SEM、AFM、FTIR、XPS和接触角测定仪对TAPE膜进行了表征和分析，并考察了TAPE膜的油水分离性能、耐磨性能和稳定性。结果表明，TAPE膜具有多孔微纳米粗糙结构，当TA含量为蒸馏水质量的1.75%时，该膜的水接触角和水下油接触角分别为0°和156°，表现出超亲水性和水下超疏油性。在0.09 MPa工作压力下，TAPE膜分离水包油乳液的膜通量为1146.4 L/(m²·h)，是原始PVDF膜的30倍，该膜对油水混合液和水包油乳液的分离效率均可达99.9%。此外，TAPE膜具有良好的稳定性，膜表面经砂纸(320目)磨损(100 g载重)25次后水接触角仍高达152°。     

二元醇共价交联羧基化石墨烯复合膜和正丁醇脱水性能

以二元醇（乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇）为交联剂,通过抽滤的方式在涂覆盐酸多巴胺的聚醚砜（PES）支撑层上制备了共价交联的羧基化石墨烯/聚醚砜（CG/PES）复合膜。稳定性测试证明盐酸多巴胺的涂覆和二元醇的交联显著提高了分离层和支撑层以及CG纳米片间的结合力。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和水接触角测试仪对复合膜的物化性质和微观形貌进行了表征。结果表明,所得复合膜的分离层连续无缺陷,厚度在60~64nm之间。二元醇与CG纳米片上的羧基成功发生反应,将CG纳米片锚固在一起。交联剂的引入没有大幅降低亲水性且实现了对分离层层间距的有效调控,随二元醇分子尺寸增加,所得复合膜的层间距由0.761nm提高到0.778nm。CG/PES复合膜对正丁醇/水混合物具有优良的渗透汽化分离性能。在料液温度为50℃、料液中水的质量分数为10%时,三种交联剂所得复合膜的渗透通量分别达到0.79kg/(m²·h)、0.87kg/(m²·h)和0.96kg/(m²·h),而分离因子比未交联的复合膜高一个数量级。15天的稳定性测试结果表明,所得复合膜分离性能无显著变化,能够满足渗透汽化应用要求。     

纤维素基油水分离材料研究进展

石油泄漏事故及工业含油废水排放等严重破坏了人类赖以生存的生态环境,如何有效分离油水混合物成了当前的研究热点。传统的油水分离材料的不可回收性带来材料的二次污染极大限制了它们的广泛应用。纤维素是地球上最丰富的天然聚合物,并且具有生物相容性、生物降解性、化学稳定性和低成本等特点,因此纤维素基油水分离材料亦受到广泛关注。本文系统总结了近年来过滤型和吸附型纤维素基油水分离材料的研究进展,重点围绕纤维素类物质作材料基底（滤纸、棉布等）、用其进行表面改性（纤维素纳米晶体、纤维素衍生物等）以及全纤维素基油水分离材料等方面进行详细分析和介绍,对纤维素基油水分离材料存在的问题进行了探讨,并对其未来发展进行了展望。     

一种磁性-超疏水棉纤维的制备及性能

首先,将棉纤维浸泡在含有盐酸多巴胺(DA)和纳米Fe3O4的Tris-HCl缓冲溶液中制备得到聚多巴胺(PDA)-Fe3O4磁性棉纤维.其次,用十二烷基三乙氧基硅烷(DTES)在碱性的乙醇水溶液中对PDA-Fe3O4磁性棉纤维进一步改性,得到DTES-PDA-Fe3O4磁性-超疏水棉纤维.采用FTIR、XRD、TG、SEM、EDS、AFM、水接触角测量仪对改性前后棉纤维的化学组成、表面微观结构、疏水性能进行表征;测试了改性棉纤维分离效率、吸附性能.结果表明:DTES-PDA-Fe3O4改性棉纤维具有微/纳米尺寸粗糙结构;具有优异的超疏水性和磁性,水接触角大于160°;该棉纤维可重复使用且具有超高选择吸附性能和油水分离性能,可吸附自身质量8.96倍的氯仿,对氯仿油水混合液分离效率大于98.90％,可应用于生产生活中含油废水的处理.     

微孔膜法油水分离——表面性质及微观结构的研究进展

石油炼制和化工过程存在大量油水混合物体系，影响生产过程稳定性，也会造成环境污染，亟需高效低成本的油水分离技术。与气浮、离心、化学混凝等传统油水分离技术相比，微孔膜技术通过油或水的选择性渗透实现分离，具有操作简单、分离效率高、运行成本低等众多优点。然而，微孔膜处理油水混合物的分离效率和加工能力同时取决于膜材料的表面性质（表面浸润性能）和微孔结构（分离通道的尺寸效应）。本文首先基于表面润湿现象和尺寸筛分机制介绍了膜法油水分离的原理，然后从上述两个角度出发综述了近年来微孔膜法油水分离的相关研究进展，最后指出微孔膜法油水分离在迈向工业化应用的过程中还需解决的一些问题，并对未来膜材料表面性质和微孔结构的研究进行了展望。     

疏水/亲油丝瓜络制备及在油水分离中的应用

为拓展丝瓜络在油水分离领域的应用,实现农业废弃资源的高值化利用,对天然丝瓜络进行碱-过氧化氢预处理,包括去除蜡质和增大比表面积;配置了纳米二氧化硅和MQ硅树脂疏水分散液,采用超声波辅助浸渍法,以预处理丝瓜络为多孔吸附载体,制得疏水/亲油丝瓜络,并测定其对植物油和水吸附性能、油水混合物的分离效率和重复利用性能。结果表明：浸渍纳米二氧化硅和MQ硅树脂的分散液后,丝瓜络对水和油的接触角分别为140.3°±6°和0°,对植物油和水吸附量分别为4.86g/g和0.28g/g,表现出良好的疏水亲油性能。改性后的丝瓜络对油和水的分离效率分别为76.5%和95.5%,表现出良好的油水分离性能。由于机械挤压破坏了网络结构及部分疏水层的脱落,经过4次过滤后,丝瓜络吸油性能有所降低,影响其重复使用性能。     

油水分离膜表面结构可控合成及性能研究

石油开采过程中会产生大量的油水混合物,每天生产生活中也会产生大量含油废水,如何处理这些油水混合物,是环境保护和可持续发展的重大需求。针对含油量较高的油水混合物,本工作制备了疏水-超亲油分离膜。以机械性能较好的泡沫镍为过滤基体,采用电沉积方法,在泡沫镍表面沉积铜颗粒,构筑亲油疏水表面。研究了沉积电位和沉积时间对表面结构的影响,并测试了分离膜表面结构、表面粗糙度及水滴在膜表面的接触角,并对所制备的分离膜进行油水分离性能测试和多次循环的稳定性测试。结果表明,所制备的分离膜具有良好的循环分离性能,对于油水混合物循环十次后分离效率仍在90%以上。本研究为高效油水分离膜材料开发提供了新思路,并拓展了电化学表面改性的应用领域。     

Fabrication of UV curable coating for super hydrophobic cotton fabrics

A super hydrophobic cotton fabric was successfully prepared by a facile dip‐coating method using a synthetic fluorine‐free and UV curable super hydrophobic coating solution without additional particles. The obtained cotton fabric exhibited super hydrophobic property with a water contact angle above 159.5° and sliding angle 7.5°. Moreover, the treated cotton fabric could retain its super hydrophobic performance even after abrasion and accelerated laundering, as well as for different kinds of corrosive liquids. The coated cotton fabric was used to make up a surface tension‐driven, gravity‐assisted, floating oil–water separation device with separation efficiency above 99%. Additionally, the oil–water separation efficiency of super hydrophobic cotton fabric always was above 98% after 30 recycle times for cyclohexane–water mixture. POLYM. ENG. SCI., 59:E452–E459, 2019. © 2019 Society of Plastics Engineers     

PMIA@PVDF同轴电纺纤维膜的制备及其油水分离性能研究

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为芯、聚偏氟乙烯(PVDF)为壳,使用22-17G同轴静电纺丝针头制备不同纺丝液芯壳流速比的PMIA@PVDF同轴电纺纤维膜,对纤维膜的芯壳结构、力学性能、热性能及油水分离性能进行了表征。结果表明:在纺丝液芯壳流速比为35时,PMIA@PVDF同轴电纺纤维膜具有理想的表面形貌和芯壳结构,具有较好的力学性能和热性能,且具有最佳疏水性和油水分离性能;纤维膜的纤维直径分布较为均匀,很少出现不规则的细丝,有比较分明的分层结构,PVDF包裹PMIA比较均匀;纤维膜的拉伸强度为10.42 MPa,断裂伸长率为38.76%;纤维膜在250℃有轻微的质量损失,最终质量保持率高于纯PVDF电纺纤维膜;纤维膜的水接触角达145.7°,对油水混合物(二氯甲烷-水、三氯甲烷-水)的分离流量都在1900 L/(m²·h)之上、分离效率均达99%以上。