温度感应式开关膜的接枝率对其开关特性的影响

利用等离子体诱导填孔接枝聚合法将聚(N-异丙基丙烯酰胺)（PNIPAM）接枝聚合在聚偏氟乙烯（PVDF）微孔膜上制备了一系列具有较宽接枝率范围的温度感应式开关膜,系统地研究了接枝率对膜的温度感应开关特性的影响.结果表明,开关膜的接枝率对膜的过滤通量、温度感应开关系数和膜孔径感温变化倍数都有十分重要的影响.接枝率在小于等于2.81%时,温度感应开关系数和膜孔径感温变化倍数均随接枝率增加而增加;而对于接枝率大于等于6.38%的膜,膜开关系数和膜孔径感温变化倍数总是趋近于1,膜不具备温度感应开关特性.为了获得预期的开关性能,必须将膜的接枝率控制在适当的范围.     

高精度陶瓷平板分离膜的制备及性能研究

本文以喷涂过渡层的氧化铝板为膜板支撑体,在其上采用动态喷涂法制备分离膜层。通过SEM,孔径分析等手段对所得样品进行表征。探究不同烧成温度,喷涂增重,膜浆固含对陶瓷膜孔径,形貌,膜厚的影响,得出最佳的陶瓷平板膜制备条件。结果表明：当烧成温度为1060℃,氧化铝膜浆固含为35%,焙烧后喷涂增重在0.4%~0.6%之间时,膜厚与膜形貌达到最优。陶瓷平板膜的孔径在90nm左右,水通量在0.3MMH。     

pH或/和温度双重响应嵌段接枝膜的开关特性

利用原子转移自由基聚合法(ATRP)成功地制备了聚甲基丙烯酸-嵌段-聚N-异丙基丙烯酰胺(PMN)和聚N-异丙基丙烯酰胺-嵌段-聚甲基丙烯酸(PNM)接枝开关膜。通过通量实验系统考察了两类开关膜分别或同时对pH和温度的响应性。结果表明:用ATRP法接枝嵌段共聚物开关中第一段接枝物的接枝率总是高于第二段接枝物的接枝率;该嵌段接枝开关膜对pH和温度同时响应的开关系数要大于其对单一pH或温度响应的开关系数;嵌段接枝开关中第一段接枝物对膜孔的"开"或"关"起主导作用,而第二段接枝物的影响相对较小。实验结果还表明,PMAA的pH响应开关系数比PNIPAM的温度响应开关系数显著。研究结果为设计和制备双重或多重嵌段接枝开关膜提供了有价值的参考。     

膜乳化法制备单分散聚苯乙烯多孔微球

为了解决用传统方法制备微球粒径不均的缺点，实验使用自制的膜乳化装置，通过膜乳化法制备粒径在12～20μm、单分散系数小于20％的聚苯乙烯多孔微球．使用扫描电镜考察多孔微球的表面形貌及孔径．结果表明：膜孔径是影响微球粒径的决定性因素；适当的膜乳化压力、乳化剂和分散剂浓度是生产粒径均一微球的重要条件；在致孔剂DBP质量分数为20％时，微球的平均孔径为0．12μm．     

PH值与温度感应型智能开关膜的研究

利用等离子体诱导填孔接技聚合法将聚异而基丙烯酰胺(PNIPAM)或聚丙烯酸(PAAC)接枝聚合在聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜上,制备了一系列具有较宽接枝率范围的温度感应型开关膜(接枝PNIPAM)和pH值感应型开关膜(接技PAAC),研究了接枝率对膜的温度感应以及pH值感应开关特性的影响。研究结果表明,开关膜的接枝率对膜的开关特性有十分重要的影响。对于温度感应型开关膜,当接枝率等于2.81％时,可以获得最好的膜孔开关特性;而且发现在溶质扩散时,低接枝率膜与高接技率膜呈现两种完全相反的开关特性。对于pH值感应型开关膜,当接枝率为1.01％时膜孔开关特性最好。因此,为了获得预期的开关特性,必须将接枝率控制在合适的范围内。     

快速膜乳化法制备温敏微球及其固定胰蛋白酶

采用快速膜乳化法并结合低温聚合法制备了尺寸均一、重复性较好的聚(异丙基丙烯酰胺-丙烯酸) [P(NIPAM-co-AAc)]微球. 结果表明,所制微球平均粒径为5.2 mm,多分散性指数为0.0323. 对微球温敏响应性质的研究表明,加入亲水性单体会降低微球的低临界共溶解温度(LCST),且加入量越多LCST降低程度越大,交联剂加入量增大,微球的LCST升高. 加入亲水性共聚单体,微球的响应时间增加. P(NIPAM-co-AAc)微球用于胰蛋白酶固定化,在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐浓度0.9 mg/mL、胰蛋白酶浓度1.8 mg/mL及磷酸盐缓冲液浓度70 mmol/L时,可得到固载量为276 mg/g、活性回收率达75.07%的最优值,固定化胰蛋白酶的最适pH值为8、最适温度为37℃.     

聚合物膜的研制

以聚丙烯腈(PAN)／聚乙烯醇(PVA)合金为膜材料，用液-固相转化法成膜制备PAN/PVA体系的非对称型合金微滤膜。研究了铸膜液浓度、聚合物共混配比、铸膜液温度溶剂蒸发时间、凝胶浴温度对膜结构和膜性能的影响。结果表明：采用了液-固相转化法成膜，可制成孔径为0．5～5．0μm的非对称性PAN/PVA合金微滤膜。     

智能膜——反应与分离过程协同与强化的新途径

膜分离与反应过程的耦合是提高反应与分离过程效率和降低过程能耗的重要手段。智能膜可根据环境因素的变化而主动调节其渗透通量,为反应与分离过程的耦合与协同强化提供了重要的新手段。本文简要介绍了智能膜的性质与特点、以及温度响应型、pH响应型、醇浓度响应型、葡萄糖浓度响应型和分子识别响应型等几类典型的智能膜材料与膜过程原理,叙述了智能膜在反应与膜分离过程耦合中的优势;并以一个典型产物抑制反应——生物乙醇发酵反应为例,简述了利用智能膜实现反应与分离过程耦合与协同强化的机理与途径。     

膜蒸馏过程的CFD模拟

文章基于膜蒸馏热质传递机理建立了二维CFD模型。利用商用CFD软件FLUENT模拟了平板膜组件中的膜蒸馏过程,模拟结果与文献实验值较吻合,相对平均偏差为6.0%。利用所建CFD模型,模拟了不同料液温度、浓度及流速下的膜蒸馏过程。通过分析不同操作条件下的渗透通量变化、膜组件内的温度场和浓度场分布及过饱和度分布,确定了膜蒸馏过程的适宜操作条件:对于较低浓度进料(即料液侧进口Na Cl质量分数为0.15),可采用低流速(0.02~0.06 m/s)操作条件;而较高浓度料液的浓缩(即Na Cl质量分数为0.25)时,应采取高料液侧流速操作(≥0.07 m/s)以避免膜表面Na Cl过饱和结晶析出影响膜蒸馏正常进行。     

聚丙烯腈与葡萄糖共混膜的研究

以葡萄糖为共混剂,聚乙烯吡咯烷酮为添加剂,用相转化法获得了孔径均一、孔隙率高,而且有较高水通量的聚丙烯腈微孔膜。研究了葡萄糖与聚丙烯腈的共混比例,添加剂含量等各项制膜条件对微孔膜的结构和性能的影响。结果显示当聚丙烯腈的固含量为12wt%,葡萄糖与聚丙烯腈的比例为1∶3,聚乙烯吡咯烷酮为固含量的2wt%时,能够得到性能理想的微孔膜。     

利用新型膜乳化器制备粒径均一的PLGA微球

用恒流泵替代气瓶给压装置得到新型膜乳化器,以改善膜乳化法制备微球的工艺稳定性;以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为膜材,利用水包油(O/W)乳化法制备PLGA微球,研究了新型膜乳化器与传统膜乳化器对微球形貌、粒径及粒径分布的影响,考察了搅拌速度、稳定剂浓度、PLGA浓度及分散相流速对微球形貌、粒径及其分布的影响.结果表明,在微孔膜孔径2mm、搅拌速度300 r/min、稳定剂浓度1.0%(w)及PLGA浓度60 mg/m L、分散相流速20mL/h的条件下,可制得表面光滑、粒径均一(粒径分布系数Rspan0.50)的PLGA微球,各批产品的粒径相对标准偏差为1.99%,产品批次重复性良好.     

聚N-异丙基丙烯酰胺接枝核孔膜微观结构及温敏响应特性

采用等离子体诱导填孔接枝聚合法在聚碳酸酯核孔（PCTE）膜上成功地接枝了聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）,采用X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、接触角测量仪和水通量实验,系统地研究了PNIPAM-g-PCTE膜的化学成分、微观结构和温敏特性,以期为环境感应型开关膜的设计和制备提供指导.结果表明,PNIPAM被均匀地接枝在PCTE膜表面和膜孔中;当填孔率F<44.2%时,PNIPAM-g-PCTE膜的膜孔由于孔内接枝物的体积变化而表现出温敏开关特性,并且膜孔径随着F的增大而减小;当F>44.2%以后,水溶液中膜的膜孔被溶胀的PNIPAM接枝链堵塞,此时PNIPAM-g-PCTE膜不再具有温度开关特性;40 ℃时膜孔被完全堵塞的临界填孔率范围在30%～40%之间;随着温度从25 ℃增加到40 ℃,PNIPAM-g-PCTE膜表面的接触角也从58.5°增加到87.9°;PNIPAM-g-PCTE膜水通量的温敏开关特性主要取决于膜孔径的变化,而不是膜表面亲水性的改变.     

胶水粘合法制备非对称固液分离膜的探索

探索使用胶水粘合法制备非对称固液分离膜,即用胶水粘合法对聚丙烯微孔膜和聚丙烯针刺非织造布进行粘合获得非对称固液分离膜,聚丙烯微孔膜使非对称固液分离膜表面具有良好的孔径尺寸,探讨了热压温度和时间对非对称固液分离膜各项性能的影响.     

高性能炭分子筛膜支撑体的制备研究

采用湿法球磨与粒子烧结相结合的方法,以α-Al2O3为主要原料,干压成型法制备出性能较高的炭分子筛膜支撑体.经过各种表征手段分析,所得支撑体具有均布的孔隙结构和较窄的孔径分布,并探讨了致孔剂种类、干燥制度、烧结温度及球磨时间对炭分子筛膜支撑体性能的影响.结果表明,1 250℃下烧结然后保温2h、球磨时间为4h时,制备的高渗透通量炭分子筛膜支撑体平均孔径为0.4μm、孔隙率为46％.     

PNIPAM微凝胶/PVDF温敏膜的制备及其性能研究

将自由基聚合法合成的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)微凝胶和聚偏氟乙烯(PVDF)共混,制备出了具有温度响应性的复合膜。采用FTIR、SEM对PNIPAM微凝胶/PVDF温敏膜的组成及结构进行分析,可以发现PNIPAM微凝胶被成功包裹在PVDF膜孔中,并使膜的孔径增大。PNIPAM微凝胶对温度具有较好的响应性,可以通过改变温度调节微凝胶的溶胀和收缩,进而调控复合膜的水通量。     

弹性微球通过油层孔隙的临界粒径

根据微球在孔隙中的受力情况,建立简化的力学模型,计算出通过孔喉的微球的临界粒径。结果表明,当微球物性参数不变时,微球临界粒径随孔隙孔径线性增大;当孔隙孔径不变,只改变微球物性参数中的弹性模量时,微球临界粒径随微球弹性模量的增大而减小;当孔隙孔径不变,只改变微球物性参数中的极限应力时,微球临界粒径随极限应力的增大而增大。     

碳化法制备酚醛树脂基微滤碳膜

以高含碳热塑性酚醛树脂为原料,通过碳化制备了酚醛树脂基微滤碳膜,考察了碳化条件,包括碳化终温、升温速率、恒温时间和保护气流速对膜的平均孔径、孔径分布和气体透量的影响. 对碳膜进行了CO2活化处理,考察了活化条件对碳膜性能的影响. 用热重分析考察了碳膜碳化失重,用泡点法测量了其孔径分布. 实验结果表明,随着碳化终温的升高,碳膜的平均孔径和气体透量均减小,当碳化终温从650℃升高到950℃时,碳膜的平均孔径从0.61 mm下降到0.54 mm,气体透量从1.84′10-5 mol/(m2×s×Pa)下降到1.14′10-5 mol/(m2×s×Pa). 350℃碳化温度得到的碳膜爆破强度最低,随着碳化温度的升高爆破强度增加. 升温速率、恒温时间和保护气流速对碳膜性能影响不大. 活化导致膜孔径变大,当CO2浓度从12.5%增加到50%时,碳膜的平均孔径从1.54 mm增大到1.96 mm,气体透量从7.0′10-5 mol/(m2×s×Pa)增大到1.68′10-4 mol/(m2×s×Pa).     

铸膜液结构对PVC/PMMA合金微滤膜性能的影响

通过高分子合金化,以L-S相转化法制备了PVC/PMMA非对称型合金微滤膜,考察了铸膜液结构对微滤膜结构与性能的影响.结果表明:随聚合物浓度、铸膜液温度升高合金膜水通量降低,平均孔径减小;增大PMMA含量,水通量上升,平均孔径增大;随添加剂量的增加,合金膜水通量上升,平均孔径减小.     

ATRP法制备环境响应型智能膜材料的研究进展

聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）作为一种常见的智能材料,同时具有温度响应特性和乙醇浓度响应特性。本文以PNIPAM聚合物为主线,着重介绍了利用原子转移自由基聚合（ATRP）法制备温度响应型、温度及pH值双重响应型、乙醇浓度响应型智能膜材料的研究成果。其中,温度响应型智能膜主要介绍PNIPAM均聚物接枝膜;温度及pH值双重响应型智能膜主要介绍PNIPAM与pH值响应型聚合物的嵌段接枝膜;乙醇浓度响应型智能膜主要介绍PNIPAM无规共聚物接枝膜。另外,还介绍了其它响应型智能膜,包括手性分子及离子响应型接枝膜的研究成果。基于ATRP法在文中所述的优点以及在膜改性研究方面的广泛应用,相信该方法在制备环境响应型智能膜材料以及推动智能膜实际工业应用方面将扮演重要角色。     

新型气隙式膜蒸馏组件脱盐过程

利用基于聚丙烯中空纤维膜和聚丙烯中空纤维换热管的新型能量回收式膜组件(AGMD-HF),以70 g·L^-1的氯化钠溶液为研究对象,考察了膜组件长度和膜孔径大小对膜组件脱盐性能的影响。为直接衡量操作条件、组件参数以及温差、浓差极化现象对传质系数的影响,引入总传质系数,并研究进料温度和膜孔径对总传质系数的影响。实验结果表明,总传质系数随着温度的升高、膜孔径的增大而增大,提高膜孔径可有效提高总传质系数,同时可有效提高通量和造水比。通量随组件长度的增大而减小,而造水比增大,因此在应用过程中可综合考虑通量和造水比以便选择合适的组件长度。