不同离子强度下蛋白质在PVDF膜面吸附行为评价

为考察不同离子强度下牛血清蛋白(BSA)在聚偏氟乙烯(PVDF)膜面的吸附行为及吸附层结构特征,使用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)结合自制的PVDF膜片,综合膜污染及膜性能恢复实验,解析离子强度对超滤膜蛋白质污染的影响机理.结果表明:离子强度由0增加到1 mmol/L时,分子间静电排斥力的减弱增强了BSA在PVDF表面的吸附量,膜面形成刚性密实的BSA吸附层,膜污染加剧;相反,离子强度增大到10及100 mmol/L时,水合排斥力逐渐增强,有效减小PVDF-BSA、BSA-BSA间的相互作用力,致使BSA在PVDF表面的吸附量减小,形成松散柔软的BSA吸附层,膜污染大幅度减缓,膜通量恢复率有效提升.     

有机物对聚酰胺复合纳滤膜硫酸钙结垢的影响

为揭示不同有机物形成的污染层对硫酸钙在纳滤膜面结垢行为的影响,选用牛血清蛋白(BSA)、腐殖酸(HA)、海藻酸(SA)作为典型有机污染物对聚酰胺复合纳滤膜进行污染,之后进行硫酸钙结垢实验.利用扫描电镜(SEM)观察不同污染条件下的硫酸钙形态,采用原子力显微镜(AFM)结合自制的硫酸钙探针测定不同污染条件下膜-硫酸钙及硫酸钙-硫酸钙之间的作用力.结果表明:与新膜结垢相比,有机物吸附在纳滤膜上改变了膜面性质,影响硫酸钙晶体成核机理.3种有机污染条件下硫酸钙结垢污染程度为SAHABSA.这是因为SA与Ca~(2+)的相互作用可缩短硫酸钙晶体成核时间,增大晶体尺寸,导致纳滤膜通量迅速下降;HA与Ca~(2+)络合增大了结垢层的厚度和密实度,导致纳滤膜通量衰减较大;而BSA与Ca~(2+)的结合能力较弱,加上其特殊的心形分子结构,导致该情况下硫酸钙结垢程度弱于其他两种有机物条件.     

拉伸-热定型对聚偏氟乙烯中空纤维共混微滤膜渗透性能的影响

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维共混微滤膜的渗透性,对PVDF中空纤维微滤膜进行拉伸-热定型改性,考察拉伸比、热定型时间、热定型温度对膜纯水通量和截留率的影响,并采用SEM分析处理前后膜结构的变化.结果表明:随着拉伸比增大和热定型温度升高,膜纯水通量明显上升,而截留率呈下降趋势;随着热定型时间增加,膜纯水通量先增大后减小,而截留率则先减小后增大;本文实验条件下,最佳处理工艺为拉伸10%后于90℃热定型30 min,处理后膜丝的纯水通量比原丝的提高144.82%,对碳素墨水的截留率仍能达到95.23%,拉伸时膜内产生的应力得到松驰,膜孔径增大,孔间连贯性和膜孔结构稳定性提高.     

离子液体[Bmim]Cl改性PVDF膜的制备与性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水性,提高其过滤性能和抗污染性能,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)为添加剂,通过共混法和热致相分离法(TIPS)制备改性PVDF超滤膜;探究离子液体添加量对膜的水接触角、水通量、截留率和通量恢复率等的影响,并利用EDX表征[Bmim]Cl在膜表面的分布状态,通过SEM观察膜的微观结构。结果表明:[Bmim]Cl在膜表面均匀分散,改性膜的水接触角明显变小,亲水性得到较大改善;随着[Bmim]Cl质量分数提高,膜中指状孔变少,粒子堆积状态愈发明显,膜皮层厚度先减小后增大,水通量和截留率变化趋势与之相反,而通量恢复率逐渐提高;当[Bmim]Cl质量分数为0.25%时,改性膜水通量达到峰值,约为80 L/(m~2·h),比纯PVDF膜提高61.1%;当[Bmim]Cl质量分数为0.50%时,改性膜皮层最薄,截留率达到最大值95%左右,通量恢复率达86.4%,比纯PVDF膜分别提高了38.4%和17.9%。     

QCM-D研究BSA在不同改性PVDF超滤膜表面的吸附行为

为进一步探究经不同改性添加剂(聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙烯醇PVA和聚乙二醇PEG)改性后的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜表面对牛血清蛋白(BSA)的动态吸附行为,用旋转涂覆法将膜固定在晶片表面,采用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究不同改性膜表面上的蛋白质吸附行为以及吸附层的黏弹性随时间的变化规律.结果表明:BSA的吸附行为不仅与膜表面的亲水性有关,还受其表面化学性质的影响.不同亲水性条件下PVDF/PEG膜表面吸附量较少且不易清洗;对于PVDF/PVP和PVDF/PVA膜,随着亲水角减小,|-ΔD/Δf|值变化显著,吸附层的构象也发生明显的变化.不同添加剂所含的特殊官能团(—OH、—O—和—CON—)不仅能够降低膜表面污染物的吸附量,还能够影响吸附层的结构,易于清洗.     

多巴胺仿生修饰PVDF微滤膜的制备及性能

为了提高PVDF微滤膜的亲水性和抗污染性能,通过浸没沉淀相转换法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜,利用多巴胺超强的黏附性及易自聚形成聚多巴胺(PDA)的优势,对PVDF微滤膜进行表面涂覆改性,并通过ATR-FTIR、SEM和抗污染性能测试等方法探究PVDF微滤膜的性能.结果表明:通过涂覆的方法成功地将PDA沉积在PVDF微滤膜表面,改善了PVDF微滤膜表面亲水性和抗蛋白吸附性能,水接触角从纯PVDF膜的95°降低至改性膜的44°,对BSA蛋白的截留率为96.5%,通量恢复率(FRR)从纯PVDF微滤膜的43.26%增加到改性膜的77.73%.     

超滤过程中蛋白质的空间分布规律

为了研究超滤过程中蛋白质对膜污染的贡献,以异硫氰酸荧光素(FITC)对牛血清蛋白(BSA)进行标记,通过激光共聚焦显微镜(CLSM)观察聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜过滤过程中BSA的膜相分布,探讨过滤通量及多巴胺改性对PVDF超滤膜过滤性能的影响。结果表明:在超滤过程中,BSA在疏水作用下逐渐吸附在膜孔内壁,表现出由表及里的BSA附着现象;当过滤通量由120 L/(m~2·h)提高至240 L/(m~2·h)时,BSA在膜内的附着量和过滤阻力均无显著变化;而经多巴胺改性后由于膜表面吸附的BSA量下降可使得过滤阻力比未改性时降低了40%。     

改性PVDF催化膜的制备及其表征

本文通过对PVDF膜进行接枝、磺化和离子交换负载铁,制备了PVDF催化膜,对其制备条件进行优化,对水通量、截留率、亲水性等性能进行了表征.实验结果表明PVDF膜的接枝率随着KOH浓度和碱处理时间的增加,PVDF膜的接枝率先增加后减小;而随着反应温度以及四丁基溴化铵(TB-AB)增加,PVDF膜的接枝率增大;膜的磺化度随...     

固含量对PVDF-g-PNIPAAm温敏膜性能和结构的影响

选用聚偏氟乙烯（PVDF）和N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）的共聚物PVDF—g—PNIPAAm作为成膜材料,采用相转化法制备了温度敏感PVDF—g—PNIPAAm平板膜．研究了平板膜的温度敏感特性,探讨了在成膜过程中,固含量对膜性能和结构的影响．研究发现,PVDF—g—PNIPAAm温敏膜其通量较PVDF出现较大幅度提高,随温度的升高通量变化不大,但温度在27～32℃时,膜通量出现急剧降低,对牛血清蛋白的截留率逐渐增加,表现出明显的温度敏感特性,随固含量的增加,PVDF—g—PNIPAAm平板膜孔径逐渐减小．     

两亲性三嵌段PDMAEMA/PMMA聚合物共混改性PVDF膜的制备与性能表征

为了制备pH刺激响应型智能膜,并为膜改性提供结构可控的两亲性聚合物共混改性剂,以聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为亲水链段、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为疏水链段,通过RAFT聚合合成两亲性三嵌段聚合物PDMAEMA-b-PMMA-b-PDMAEMA(PDMD),采用1H-NMR对其化学结构进行了表征.以PDMD作为改性剂,通过NIPS法制备PVDF改性膜,采用ATR-FTIR、XPS、SEM和接触角测定仪对PDMD/PVDF改性膜的表面化学结构、微观形貌和亲水性进行了表征.结果表明:随着聚合物改性剂的增加,PDMD/PVDF改性膜表面PDMAEMA含量增加,改性PVDF膜的初始接触角由纯膜的108.9°降低至92.4°,纯水(pH 5.2)通量由纯膜的15.0 L/(m2·h)增大至250.0 L/(m2·h);并且改性膜随着纯水pH值的逐渐减小,膜通量减小,纯水pH值从11降到3时,通量从225.6 L/(m2·h)降至91.2 L/(m2·h).因此PDMD的加入改善了PVDF膜亲水性,可为pH刺激响应型智能膜的构建提供新材料.     

PVA(聚乙烯醇)改良膨胀土强度性能试验研究

PVA(聚乙烯醇)作为一种高分子聚合物，可利用其强粘结性改良膨胀土，提高改良土强度降低其膨胀性。通过三轴试验，研究不同PVA含量对膨胀土性质的影响，试验发现：围压相同时，随着PVA含量增大，改良土强度与内摩擦角呈先增大后减小的趋势；黏聚力先增大后趋于稳定。在相同围压下，当PVA含量为3%,膨胀土的主应力之差达到最大，3%为PVA的最佳含量。掺量相同时，PVA含量0%、1%、2%、3%、4%改良土条件下，围压300 kPa较围压100 kPa时，强度提高39%、36%、29%、32%、31%。     

Ca2+对SiO2-BSA混合体系膜污染行为的影响

为研究Ca²⁺对SiO₂-BSA混合污染物膜污染行为的影响,针对SiO₂与牛血清蛋白(BSA)共存体系,在不同Ca²⁺浓度下,使用原子力显微镜测定各污染物与聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜及各污染物之间的作用力,结合膜污染实验,探讨Ca²⁺对SiO₂-BSA混合污染物膜污染行为的影响.结果表明:随着Ca²⁺浓度的增大,SiO₂-BSA引起的膜污染逐渐减小,主要是因为Ca²⁺改变了SiO₂-BSA混合体系中各污染物与膜及污染物之间的相互作用力.针对污染物与膜之间的相互作用力,Ca²⁺的加入触发了PVDF膜与BSA及SiO₂之间的水合排斥力,从而削弱BSA在膜表面的吸附累计速率,有效减缓了运行初期的膜污染速率;针对污染物之间的作用力,Ca²⁺浓度的增加使得SiO₂-SiO₂及SiO₂-BSA之间作用力增大,从而导致污染物团聚形成大尺寸聚集体,在膜面形成松散多孔的污染层,进而伴随着膜污染速率以及污染幅度的减小.     

PVDF/TiO_2复合平板超滤膜的制备与性能研究

采用自制纳米TiO2溶胶、商品化纳米TiO2粒子溶胶表面涂覆PVDF膜制得PVDF/TiO2复合膜.通过纯水通量、截留率、接触角以及抗污染性能等实验,考察了不同粒径、浓度的纳米TiO2溶胶对PVDF膜性能的影响,并利用FT-IR和SEM表征了该复合膜的微观构造.结果表明:复合膜的分离性能得到提高,且自制纳米TiO2溶胶改性的PVDF膜综合性能较优异,其接触角由改性前的85.0°降至46.0°,并且去离子水清洗50min后,通量恢复率稳定在95%以上;FT-IR分析显示,复合膜表面羟基数有所增加;SEM观察表明,在PVDF膜表面镶嵌和吸附有一定量纳米TiO2粒子使复合膜呈现出良好的抗污染性能.     

复合稀释剂体系下聚偏氟乙烯平板膜的制备与表征

为获得具有杰出的透水性能及力学性能的分离膜,采用低温热致相分离法(L-TIPS),通过聚偏氟乙烯(PVDF)/邻苯二甲酸二丁酯(DBP)/邻苯二甲酸二辛酯(DOP)三元体系制备了PVDF平板膜.并研究PVDF浓度、稀释剂配比、降温速率以及凝固浴温度对膜结构与性能的影响.研究结果表明:随着PVDF和DOP含量的增加,膜结构由球粒堆积结构逐渐转变为双连续结构;纯水通量和孔隙率均随着PVDF浓度的增大而减小,而膜断裂强度和断裂伸长率随着PVDF浓度的增大而增大;当凝固浴温度与铸膜液温度相差不大且降温速率减慢时,膜纯水通量与平均孔径增大,而孔隙率几乎不变.因此,当铸膜液中PVDF质量分数达到40%,在20℃空气冷却的条件下对铸膜液体系进行降温,凝固浴温度为60℃时,能够得到透水性好且力学性能优良的分离膜,纯水通量可达325.65 L/(m2·h),拉伸强度可达1.80 MPa.     

PVDF/TiO_2自组装膜的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶相转化法和自组装法制备PVDF/TiO2自组装膜,并利用SEM、接触角、FT-IR和XRD进行了表征;通过纯水通量、孔隙率、膜阻力分析和腐植酸(HA)过滤去除实验,考察了PVDF/TiO2自组装膜的性能,探究了PVDF/TiO2自组装膜在臭氧条件下的催化臭氧化反应机理。结果表明:SEM直观显示膜上存在TiO2粒子;与PVDF原膜相比,纯水的接触角由43.92°减小至25.46°,膜的亲水性显著提高;FT-IR分析,PVDF/TiO2自组装PVDF膜上存在Ti-O键,羟基数量显著增加;XRD表明膜上存在金红石矿型TiO2粒子;自组装后PVDF膜纯水通量由152.5 L·m-2·h-1提高到215.3 L·m-2·h-1,孔隙率由90.2%下降至88.6%,PVDF/TiO2自组装膜对HA具有较强的吸附去除能力,PVDF/TiO2自组装膜对HA的去除率达到75%。     

汉麻粉体对PVDF膜的改性研究

采用汉麻粉体与PVDF共混的方法对PVDF膜进行改性,测试共混膜的微观结构和热学性能、力学性能以及与碳纤维布之间的层间剥离强度等性能,并研究汉麻粉体含量对于共混膜性能的影响.实验结果表明:随着汉麻粉体质量分数的增加,共混膜表面光洁度降低,断面结构越发不规整,密度及厚度增大,共混膜变得易碎,而力学性能大幅下降;随着汉麻粉体质量分数的增加,共混膜与碳纤维布/木质复合材料之间的层间剥离强度先增大后减小,当汉麻粉体质量分数为6%时,层间剥离强度达到最大值0.36N/mm.     

PVDF/PAA@Pd催化膜的制备及性能表征

为了使聚偏氟乙烯(PVDF)膜具有良好的催化性能,对PVDF进行改性.采用自由基聚合反应合成聚丙烯酸(PAA)微凝胶,通过共混法制备PVDF/PAA共混膜,再利用原位还原法将Pd纳米粒子负载到共混膜中,制备了PVDF/PAA@Pd催化膜.采用FTIR、SEM及EDX对PVDF/PAA@Pd催化膜的结构及元素组成进行表征,并通过NaBH_4对4-硝基苯酚的还原反应对PVDF/PAA@Pd催化膜的催化性能进行研究.结果表明:PAA和Pd纳米粒子成功固定在催化膜内;催化反应速率受发生在Pd纳米粒子表面的化学反应控制,随Pd含量的增加而增大,同时随操作压力的增大呈先增大(≤0.3 MPa)后减小(≥0.3 MPa)的趋势;对催化膜进行循环催化反应,1~5次转化率均为100%,6~10次均保持在96%以上,表明催化膜具有良好的催化稳定性.     

载银TiO2纳米管/PVDF共混杂化膜的性能

将载银TiO2纳米管(AgTNT)添加到PVDF铸膜液中,利用相转化法制备载银TiO2纳米管/PVDF杂化膜;通过扫描电子显微镜、接触角测定、过滤实验和抑菌实验等考察了杂化膜的微观结构、亲水性、抗污染性和抑菌性,并研究了杂化膜在光照下的自清洁能力.结果表明:添加适量AgTNT纳米材料后,杂化膜的分离性能、亲水性、抗污染性和抑菌性都得到了改善;膜清洗实验表明采用曝气/光照组合清洗可以使杂化膜的通量恢复率达到86.2%;在多次污染-清洗循环使用中,杂化膜表现出了稳定的通量恢复率.     

PVA/TEOS/GA杂化阴离子交换膜的制备与性能

以正硅酸乙酯(TEOS)/戊二醛(GA)交联杂化改性聚乙烯醇(PVA)膜作为碱性直接乙醇燃料电池(ADEFC)的阴离子交换膜,对不同配比下的PVA/TEOS/GA杂化膜的溶胀率、含水率、乙醇渗透率及电导率进行了考察分析.结果表明:杂化膜的含水率、溶胀率和乙醇渗透率随SiO2含量的增加而减小;在室温条件下,SiO2质量分数为10%的杂化膜具有较小的溶胀率,为102%,乙醇渗透率为1.222×10-8cm2/s,电导率可达到6.883×10-3S/cm.     

载银TiO_2改性PVDF图案膜

将载银TiO2纳米管(Ag TNT)均匀分散在聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,利用相转化法制备PVDF/Ag TNT平板膜和负载图案的平板膜,通过扫描电子显微镜(SEM)、接触角测定、过滤实验和抑菌实验等研究其微结构、亲水性、抗污染性和抑菌性等性能.结果表明,负载图案的PVDF/Ag TNT平板膜的分离性能、亲水性、抗污染性和抑菌性都得到了改善,纯水通量增幅达70%,接触角下降明显,最大降幅为67.7°;图案膜过滤HA的不可逆污染阻力下降了37.8%;静态吸附实验表明,图案膜对HA的吸附有显著的下降,吸附量降幅为42.3%,解吸率上升了25.1%.