多通道TiO_2超滤膜的制备及其在印染废水中的应用

以多通道α-Al2O3陶瓷微滤膜为支撑体,采用溶胶凝胶法制备完整TiO2超滤膜。通过扫描电镜(SEM)表征膜的形貌,采用错流过滤方式考察膜的纯水通量、截留相对分子质量及分离性能。结果表明:制备的多通道TiO2超滤膜,其膜层表面完整,无裂缝、针孔等缺陷且厚度均匀,纯水通量为1.08×10-3L/(m2.h.Pa),截留相对分子质量为9 000。对直接黑OB染料及退浆废水中聚乙烯醇(PVA)的截留率均达到99%以上,截留效果显著。     

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。     

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。     

冷冻诱导相分离法制备CA/CS复合膜

以醋酸纤维素(CA)为过滤膜纤维基底层、壳聚糖(CS)为复合膜涂覆层,采用冷冻诱导相分离(CIPS)方法制备出底层纤维互相搭接,表层海绵多孔状结构的CA/CS复合膜。在CS铸膜液质量分数为3.5%条件下,采用直接液氮冷冻干燥的方式对复合膜进行处理,使得CS表层呈现出较多微米孔洞,截面厚度为1μm的层状叠加结构,其纯水通量可达1.01×104 L/(m2·h),对酸性蓝的过滤通量可达9.26×103 L/(m2·h),截留率为98.6%,其吸附过程符合拟二级动力学模型,且符合Langmuir单分子层吸附。实验分别考察了膜对酸性蓝、酸性黄、分散黄和分散蓝染料的平衡吸附量。结果显示,30 min时吸附基本趋于平衡,吸附量分别为92.10、89.09、85.03和79.62 mg/g。     

高通量聚醚砜纳滤膜的制备及对染料浓缩脱盐

以聚醚砜（PES）为膜材料,以嵌段式聚醚 Pluronic F127为添加剂,利用特制刮膜设备通过相转化法制备出高通量PES/Pluronic F127复合纳滤膜,并将其用于染料的浓缩脱盐。研究了添加剂含量、溶剂蒸发温度和蒸发时间对膜结构和膜性能的影响,考察了不同操作压力和操作温度下膜对染料的分离性能。扫描电镜 （SEM）、接触角、孔隙率数据和蛋白吸附测试结果表明,Pluronic F127改善了膜孔结构,提高了孔隙率,并且显著提高了膜的抗污染性能。纯水通量、截留率以及膜表面孔径表征结果表明,当Pluronic F127含量为3%、溶剂蒸发温度为90℃、 蒸发时间为18 s时,膜的分离性能最佳。在0.6 MPa下该膜对低分子量染料的截留率可达99.9%,且通量达到110.2 L·m^-2·h^-1,对NaCl的截留率仅为5.5%。在12 h的染料浓缩脱盐中,膜对染料的通量维持在较高水平且截留率始终保持在99%左右,具有良好的稳定性和抗污染性。     

TMC/TMPIP纳滤超薄复合膜的制备

基于哌嗪(PIP)与均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合制备纳滤膜的原理,设计并合成了具有支化结构的三亚胺功能基团水相单体--均苯三甲酰哌嗪(TMPIP)盐酸盐,并与TMC界面聚合制得分子结构与TMC/PIP相同的TMC/TMPIP超薄纳滤复合膜。采用傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)表征了复合膜皮层的化学结构和表面形貌,结果表明在聚砜底膜表面形成了膜厚为100 nm左右的TMC/TMPIP超薄皮层。通过与TMC/PIP复合膜对PEG 200水溶液的分离性能相比较发现,TMC/TMPIP复合膜因其高度的网络化结构和超薄皮层,因而具有更高的截留率和水通量。考察了TMC/TMPIP复合膜对水中不同盐的截留性能,其截留率顺序与TMC/PIP复合膜相同,而通量和截留率均优于后者。     

PHBV/PVA复合膜的制备及其性能研究

采用静电纺方法制备聚羟基丁酸/戊酸酯共聚物(PHBV)纤维膜材料,通过调节纺丝液中无水乙醇的含量制备出形态均匀的PHBV静电纺纤维膜。用浇铸法将聚乙烯醇(PVA)涂敷在PHBV静电纺纤维膜上,制备PHBV/PVA复合膜,通过调节PVA的浓度及涂覆量,研究复合膜配比对其力学性能及过滤性能的影响。结果表明,当PVA浓度为8%,PHBV/PVA体积比为2/3时,得到最佳性能的PHBV/PVA复合膜,水通量达到996 L/(m2.h),截留率为86%。     

纳米TiO_2/聚醚砜复合膜的制备及其性能研究

通过共混和相转化法制备了纳米TiO_2/聚醚砜复合膜,并考察了纳米TiO_2对膜结构及性能的影响。结果表明,添加纳米TiO_2后,膜断面结构中微孔增多,指状孔长度增长,且有效改善了膜的亲水性和抗污染性。当纳米TiO_2含量为0.3%时,膜综合性能最佳,此时,复合膜的表面接触角为75.9°,纯水通量为50.23 L/(m2·h),对Na2SO4溶液的截留率为40.89%,对牛血清蛋白溶液(BSA)的通量恢复率为91.67%。     

镧离子插层MoS2膜的制备及印染高盐水处理

二维材料具有独特的层状结构、稳定的物理化学性质等特点。近年来,由二维材料层层堆叠构成的二维膜在膜分离领域展示了非同凡响的应用潜力。本文采用成膜中共混方法将La³⁺插入到MoS₂膜层间,利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱仪(XPS)技术表征了MoS₂片层结构和成分;利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)技术表征了膜结构与层间距;通过加压过滤装置和渗透装置考察了La³⁺-MoS₂膜的渗透截留性能。实验结果表明,La³⁺插层改性后的MoS₂膜由于层间距增加而显著地提高了纯水通量,La³⁺-MoS₂膜的纯水通量相较于MoS₂膜提高了约18.5倍。La³⁺-MoS₂膜对分子量300～800g/mol染料表现出了基于空间位阻理论的截留作用,对金属离子(Na⁺、K⁺、Mg     

添加剂PVA对PVDF/丝瓜络共混膜结构及抗污染性的影响

采用浸没沉淀相转化方法制膜,以聚乙烯醇(PVA)作为膜结构调控和亲水化改性的添加剂,考察了在PVDF和丝瓜络纤维含量分别为16%和1.2%的铸膜液体系中,PVA的聚合度和添加量对PVDF/丝瓜络共混膜的亲疏水性、纯水通量和截留率的影响规律,PVA改性膜以及对模拟废水的处理性能。结果表明:PVA的加入,使得共混膜表面膜孔趋于圆孔,同时孔隙率提高,接触角继续减小。分别以过滤腐植酸和海藻酸钠两种典型污染物配制的模拟废水为处理对象时,改性膜比通量衰减幅度较小,膜稳定通量高。     

亲水型ZSM-5分子筛填充PVA膜及分离乙酸乙酯/水的应用

为了实现低能耗且高效分离乙酸乙酯中的低含量水分，选用亲水型纳米ZSM-5沸石分子筛材料作为改性剂，填充到聚乙烯醇(PVA)聚合物中制备PVA/ZSM-5混合基质膜(MMMs)。采用SEM、FTIR、XRD、TGA和接触角测量仪等对膜材料的形态、物化性质进行表征分析，并考察膜材料在不同溶液中的溶胀行为以及通过单因素实验探究填料含量、进料温度、进料浓度对渗透汽化分离乙酸乙酯和水混合物的性能的影响。结果表明，ZSM-5与PVA结合紧密且分散均匀，除了ZSM-5固有的亲水性外，ZSM-5还与PVA分子之间存在氢键相互作用，但两者之间并没有发生化学作用。随着进料浓度的增加，渗透通量增大，而分离因子呈减小趋势；随着进料温度升高，渗透通量和分离因子均增大；随着ZSM-5填充量的增加，渗透通量和分离因子均先增大后减小。当ZSM-5填充量为6%(质量)时，渗透通量和分离因子达到最大值，分别为1231 g/(m²·h)和6072，相比纯PVA膜分离指数(PSI)提高了2.9倍。新设计的PVA/ZSM-5混合基质膜(MMMs)可在工业水平上用于乙酸乙酯及其他类似化合物的脱水。     

新型聚乙烯醇/硅系杂化膜的制备及渗透性能

采用溶胶-凝胶法制备了聚乙烯醇（PVA）/γ-氨丙基三乙氧基硅氧烷（APTEOS）有机/无机杂化膜。用FTIR和XRD对杂化膜进行了表征。测定了膜在乙醇/水溶液中的溶胀行为。考察了杂化膜对85%（质量）的乙醇/水溶液的渗透蒸发分离性能。加入APTEOS降低了PVA的结晶度，有效控制了膜的溶胀，呈现出优良的分离性能。随着APTEOS含量的增加，杂化膜的选择性急剧增加，在5.0%（质量）时达到最大值;同时膜的渗透通量迅速增加。解决了PVA膜trade-off效应。     

Zn-BTC/MoS2复合二维膜构筑及有机溶剂纳滤性能研究

尽管最近兴起的二维膜材料相较于传统的聚合物基膜材料呈现出明显提升的分离性能。但是二维膜中分子传质需要经过层层堆积的二维通道,传输路径较长,限制了二维膜渗透通量的进一步提升。提出用一维金属有机框架纳米线来调控二维膜实现通量提升,同时不降低分离能力。该策略的实现是通过Zn-BTC纳米线插层MoS₂层级膜,制备了Zn-BTC/MoS₂复合膜。该复合膜的有机溶剂通量比MoS₂二维膜提高了2~6倍,丙酮渗透通量高达3562 L·m^-2·h^-1·bar^-1。同时该复合膜保持了与MoS₂膜同等优异的筛分能力,对于尺寸大于0.42 nm的染料分子,可以实现100%截留。     

Preparation of PFSA‐PVA/PSf hollow fiber membrane for IPA/H2O pervaporation process

Using Na⁺ form of perfluorosulfonic acid (PFSA) and poly(vinyl alcohol) (PVA) as coating materials, polysulfone (PSf) hollow fiber ultrafiltration membrane as a substrate membrane, PFSA‐PVA/PSf hollow fiber composite membrane was fabricated by dip‐coating method. The membranes were post‐treated by two methods of heat treatment and by both heat treatment and chemical crosslinking. Maleic anhydride (MAC) aqueous solution was used as chemical crosslinking agent using 0.5 wt % H₂SO₄ as a catalyst. PFSA‐PVA/PSf hollow fiber composite membranes were used for the pervaporation (PV) separation of isopropanol (IPA)/H₂O mixture. Based on the experimental results, PFSA‐PVA/PSf hollow fiber composite membrane is suitable for the PV dehydration of IPA/H₂O solution. With the increment of heat treatment temperature, the separation factor increased and the total permeation flux decreased. The addition of PVA in PFSA‐PVA coating solution was favorable for the improvement of the separation factor of the composite membranes post‐treated by heat treatment. Compared with the membranes by heat treatment, the separation factors of the composite membranes post‐treated by both heat treatment and chemical crosslinking were evidently improved and reached to be about 520 for 95/5 IPA/water. The membranes post‐treated by heat had some cracks which disappeared after chemical crosslinking for a proper time. Effects of feed temperature on PV performance had some differences for the membranes with different composition of coating layer. The composite membranes with the higher mass fraction of PVA in PFSA‐PVA coating solution were more sensitive to temperature. It was concluded that the proper preparation conditions for the composite membranes were as follows: firstly, heated at 160°C for 1 h, then chemical crosslinking at 40°C for 3 h in 4% MAC aqueous solution. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008     

Water filtration properties of novel composite membranes combining solution electrospinning and needleless melt electrospinning methods

New composite polyvinyl alcohol (PVA)/polypropylene (PP) membranes were prepared by combining both solution electrospinning and melt electrospinning methods. Self‐designed and made needleless melt electrospinning device was used to fabricate PP membranes which acted as the support layer. PVA membrane on the surface was fabricated via solution electrospinning. The electrospun PVA/PP composite membranes were characterized by the pore size distribution, pure water flux, and rejection ratio, then compared with general composite membranes. Characterizations revealed that the fiber diameter of solution electrospun PVA membrane and melt electrospun PP membrane were 0.171 ± 0.027 and 2.24 ± 0.33 μm, respectively, and the average pore size was 0.832 μm and 27.29 μm, which was much smaller than the nonwoven membrane. The rejection ratio to the 500 nm particles of the PVA/PP composite membrane could reach more than 96%, which was much larger than that of the PVA/non‐woven substrate of 90%, and the melt electrospun PP membrane of 80%, and still maintained high permeate flux of 32,346 L/m²h under the pressure of 0.24 bar. This approach of compositing the solution electrospun membranes and melt electrospun membranes could be useful in designing novel microfiltration membrane owning both higher flux and higher rejection ratio. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 41601.     

Preparation and properties of PVDF/PVA hollow fiber membranes

On principle of polymer blend phase separation, PVDF/PVA hollow fiber membranes were prepared using phase inversion method. The membrane morphology and performance varied with the blending ratio. The PVDF/PVA blends showed incompatibility by the results of dynamic mechanical analysis (DMA) and infrared attenuated total reflection (FTIR-ATR) sampling technique. Based on bursting pressure and tensile strengths results, we suggest that the mechanical properties of PVDF/PVA blend membranes are worse than that of PVDF membrane. PVA can improve the hydrophilicity of PVDF/PVA hollow fiber membranes, which could be illuminated by the decrease in contact angle, the increase in equilibrium water content (EWC) and the variety in dynamic moisture regain. The pure water flux increases while the rejection ratio decreases with PVA content increasing. Moreover, PVA can improve the anti-fouling property of PVDF/PVA hollow fiber membranes, which could be illuminated by the result of increase coefficient of resistance.     

TiO_2/PVA杂化膜的渗透蒸发性能及结构表征

通过纳米TiO2粒子填充改性制备了新型TiO2/PVA杂化膜。红外光谱表明纳米TiO2表面的羟基与聚乙烯醇(PVA)链上的羟基存在较强的氢键作用。扫描电镜显示当TiO2的质量分数低于1.5%时,在PVA中分散均匀。X射线衍射显示纳米TiO2的加入降低了膜的结晶度。通过对含水质量分数低于20%的水/乙醇体系的脱水研究了该杂化膜的渗透性能,考察了TiO2粒子填充量、料液质量分数和温度与膜分离性能之间的关系。渗透通量J随着TiO2、水质量分数和温度的升高而增加,分离因子随着温度和水质量分数的升高而下降,在TiO2质量分数为1.5%时分离因子达到最佳值。40℃下分离质量分数85%的乙醇水溶液,分离因子可达1 590,渗透通量为0.049kg/(m2.h)。     

PVA/PEG/TEOS杂化膜制备及性能研究

以聚乙烯醇(PVA)与聚乙二醇(PEG)共混,并与正硅酸乙酯(TEOS)进行交联反应制备杂化膜。FTIR证实杂化溶胶液发生交联反应形成共价键Si—O—C,WXRD观察表明加入TEOS改变了膜结晶度,加入PEG提高了PVA膜对乙醇/水溶液的渗透通量,但分离因子下降,随着TEOS的加入,膜的分离因子提高。在TEOS质量分数为10%时,杂化膜的分离因子达到最大。提高退火温度可以提高膜的分离因子,但通量下降。在100℃下退火12 h的杂化膜对乙醇质量分数为85%的乙醇/水溶液的分离性能最佳。     

二氧化钛调控基膜结构对氧化石墨烯复合膜性能的影响

以聚醚砜(PES)超滤膜为基膜，通过聚多巴胺(PDA)表面改性后压力沉积不同量的二氧化钛(TiO₂)纳米粒子作为基底，再沉积氧化石墨烯(GO)片层制得TiO₂/GO复合分离膜，重点考察基膜表面形貌对GO膜分离性能的影响。通过扫描电子显微镜、接触角测试仪、固体表面Zeta电位分析仪、X射线衍射分析仪等对有无TiO₂沉积层的GO复合膜进行表征，并考察TiO₂沉积量对GO复合膜分离性能的影响。结果表明，TiO₂纳米粒子以团簇状态均匀分布在改性的超滤膜表面，随TiO₂沉积量的增加，团簇密度增大，GO沉积后表层的峰谷结构更为明显，但表层的层间距并无明显改变。TiO₂/GO复合膜的水通量随TiO₂沉积量的增加而明显增大，TiO₂的沉积对GO沉积量低的复合膜通量的影响更明显，当 GO沉积量为4.11 μg/cm²，TiO₂沉积量为20.55 μg/cm²时，复合膜的水通量较无TiO₂的复合膜提高了108.38%。复合膜对无机盐溶液的截留性能主要基于膜表面所带负电的道南排斥作用，TiO₂/GO复合膜对刚果红的截留率在99%以上，对甲基橙的截留率可达82%，TiO₂层的加入并未降低复合膜的截留效果。     

聚乙烯醇-二氧化硅/聚丙烯腈杂化复合膜渗透蒸发分离己内酰胺/水溶液

制备了以聚乙烯醇(PVA)填充纳米SiO2改性膜为活性层,聚丙烯腈(PAN)超滤膜为底膜的PVA-SiO2/PAN杂化复合膜,并用于己内酰胺(CPL)脱水。用FTIR,SEM,XRD,TGA分别对膜进行了表征,并考察了膜中纳米SiO2粒子的质量分数、进料组分质量分数和温度对复合膜分离性能的影响。结果表明,引入纳米SiO2后,杂化膜的热稳定性明显提高。当膜中纳米SiO2质量分数为1.0%时,复合膜渗透蒸发分离性能最佳。60℃下此复合膜用于分离质量分数为40%的CPL溶液时,其总通量和分离因子分别达到2 177 g/(m2.h)和349。