凝固浴组成对PVDF高度疏水微孔膜结构和性能的影响

采用浸没凝固法制备聚偏氟乙烯(PVDF)高度疏水微孔膜,以光滑板为制膜基底,以N-甲基吡咯烷酮(NMP)和不同浓度的NMP水溶液分别作为溶剂和凝固浴,研究了凝固浴组成对制膜过程的相分离行为及其膜结构和性能的影响.研究发现:凝固浴中NMP含量增加,使单纯的液-液(L-L)相分离变为固-液(S-L)相分离较液-液相分离占优的混合相分离,相应地膜底面由单纯的海绵结构转变为海绵孔与粒子结构交织的混合形态.这源于凝固浴中NMP增加,凝固浴和溶剂间的化学势渐降低,瞬时分相变为延时分相.结果表明:膜底面疏水性显著提高,水滴接触角最高可达131°,同时透过性能提高,拉伸强度略有降低.     

粗糙基底辅助相转化法制备高度疏水PVDF微孔膜

提出一种高度疏水PVDF微孔膜的制备方法.以不同型号的耐水砂纸为模板,采用粗糙基底辅助相转化法制备高度疏水微孔膜,制膜体系为聚偏氟乙烯(PVDF)/N,N二甲基乙酰胺(DMAc)/正辛醇(octanol),凝胶剂依次为湿空气及去离子水.接触角实验结果表明,膜底面与水的接触角随着所用砂纸模板粗糙度的增加先增大后略有下降,其中1 000目的耐水砂纸基底制得的膜底面与水的接触角可达135°,显示出高度疏水性.研究发现,粗糙基底提供了膜底面的微米级粗糙度,同时,粗糙基底与非溶剂添加剂的协同作用延缓了相转化速率,促进了聚合物结晶和晶粒粗化,从而在膜底面生成了微纳复合阶层结构,提高了疏水性.与在玻璃基底上制得的膜的综合性能对比表明,本文制得的高度疏水微孔膜更适于在气液膜接触器中使用.     

制膜条件对PVDF疏水微孔膜的结构和性能的影响

探讨了浸没沉淀相转化法制备真空膜蒸馏(VMD)用聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)疏水微孔膜的制膜条件对膜结构和性能的影响.结果表明:不同溶解温度下制备的铸膜液所成的膜,孔径大小随铸膜液溶解温度的升高而增大,膜的水通量也随之增大;随着预蒸发时间的延长,膜表面孔径变小,膜的水通量也随之减小;凝固浴温度对膜的结构和性能也有很大影响,温度升高膜孔变大,水通量也变大;混合溶剂对膜的水通量的影响主要是由铸膜液的粘度决定.     

纳米无机添加剂对聚偏氟乙烯膜的疏水性影响

使用非溶剂致相分离法制备聚偏氟乙烯(PVDF)膜,考察了不同铸膜液浓度下PVDF膜的疏水性,研究添加疏水性纳米粒子对PVDF膜疏水性的影响.结果表明:PVDF膜的疏水性随着铸膜液中PVDF含量的升高而降低,疏水性随着纳米颗粒添加量的增大而升高;当铸膜液中PVDF质量分数为10%,纳米SiO2质量分数为2.5%时,PVDF膜的接触角可达136°;当铸膜液中PVDF质量分数为10%,纳米TiO2质量分数为15%时,PVDF膜的接触角可达141°.     

聚偏氟乙烯含量对共混微孔膜结构与性能的影响

为了探究固含量对共混微孔膜的结构与性能的影响,以液体石蜡和邻苯二甲酸二丁酯为复合稀释剂,通过热致相分离法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)共混平板微孔膜;利用差示扫描量热仪测试铸膜液的结晶性能,采用场发射电子显微镜观察膜表面形貌,并通过孔隙率、接触角和拉伸强度表征微孔膜的性能。结果表明:UHMWPE以原纤网络结构连接PVDF球晶;随着PVDF含量的增加,共混膜的结晶度由3.2%增加到8.0%,接触角由85°增加到107°,孔隙率由27%降低到21%,拉伸强度提高了近59%。     

亲/疏水Janus PVDF复合膜制备及其膜蒸馏性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的膜蒸馏渗透通量,以PVDF为成膜聚合物,在亲水无纺布表面涂覆PVDF铸膜液,通过溶液相转化(NIPS)法制得亲/疏水Janus PVDF复合膜;考察PVDF铸膜液中添加剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)含量对复合膜结构与性能的影响;将所得亲/疏水复合膜用于直接接触式膜蒸馏(DCMD)过程,分析复合膜中亲水层对DCMD过程的影响。结果表明:随着铸膜液中DOP含量的增加,促进了PVDF铸膜液的相分离过程,使得膜孔隙率和膜孔径尺寸逐渐增加,而膜的液体渗透压(LEP)和断裂强度逐渐降低;复合膜中的亲水层可有效促进DCMD过程中水蒸汽的传质和冷凝过程,进而提高膜蒸馏通量,Janus PVDF复合膜的通量相较于PVDF膜提高了28.39%,提高冷侧渗透液流速和降低渗透液温度均可有效提高DCMD的渗透通量,而保持脱盐率在99%以上。     

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/TPU相转化法制膜过程中热力学性质和动力学行为

采用相转化法制备PVDF／TPU共混中空纤维膜。研究浊点数据、铸膜液粘度、凝胶浴的组成和温度、芯液组成对制膜过程中热力学和动力学性质的影响,并探讨了PVDF／TPU成膜机理。结果显示,随着铸膜液和添加剂浓度升高,铸膜液凝胶值下降,体系相容性下降,相分离可能性增大,体现热力学促进作用;同时运动粘度升高,流变阻力抑制铸膜液高分子运动,相分离速度变小,延长相分离发生的时间,又存在动力学的阻碍作用。凝胶浴的温度和组成、芯液的组成主要由动力学扩散作用控制。随着溶剂．非溶剂扩散系数变小,相分离形式从瞬时相分离向延迟相分离转变。结合膜断面的电镜照片,从相态变化的角度分析了膜结构及影响大孔膜形成的机理。     

相转化结合溶胶凝胶法制备PVDF/SiO2杂化微孔膜

采用溶胶凝胶结合相转化法制备PVDF/SiO2杂化微孔膜,通过TEOS溶胶凝胶原位生成SiO2实现其纳米分散,同时与直接添加纳米SiO2方式进行对比.在铸膜液体系热力学相图绘制基础上,选取最佳热力学制膜条件,结合膜结构和形貌分析、热分析和拉伸性能分析.结果表明,TEOS的成核作用更好,其凝胶过程会促进微孔的形成,得到双连续的蜂窝状微孔结构.当PVDF质量分数为15％,TEOS质量分数为1.0％ 时能得到最优的复合膜,其耐热性及力学性能得到提高,拉伸强度可达到12.3 MPa,断裂伸长率为245％.     

芳香聚酰胺纳滤膜的制备及影响因素

以聚间苯二甲酰间苯二胺为原料，采用相转化法制备了芳香聚酰胺纳滤膜、实验重点考察了铸膜液固含量、溶剂蒸发时间、凝胶浴组成和温度、膜厚等因素对所制纳滤膜性能的影响．这些因素主要是通过改变膜表皮层中高聚物的胶束聚集体孔和空间网络孔的大小和数目来影响所制膜的性能．采用扫描电子显微镜（SEM）观察了膜的微观形态结构，表明所制纳滤膜具有典型的不对称结构．     

PVDF膜在碱液下的性能衰减

为了研究聚偏氟乙烯(PVDF)膜在碱液下的性能变化,采用单侧浸润方法对PVDF膜的接触角、临界水入口压力、气体渗透通量、孔径和孔隙率进行了分析.结果表明,当在浓度为1.5 mol/L的碱液中浸润300 h后,PVDF膜表面疏水性下降,膜孔被润湿,传质阻力增大.PVDF膜的疏水性随着碱液浓度的增加而降低.当PVDF膜的浸润时间为150~250 h时,PVDF膜的气体渗透通量和孔径的变化幅度最大.浸润300 h后,PVDF膜的孔隙率增加,传质系数降低,传质阻力增加.随着碱液浓度的增加,PVDF膜的结构性能变化得更为明显.     

添加剂对制膜液体系相图的影响研究

采用浊点滴定法测定制膜液的浊点,研究了在同种制膜液体系(PES H2O DMAc、PES H2O DMF和PES H2O NMP)中,分别加入添加剂氯化锂(LiCl)或磷酸(H3PO4),以及在PES H2O DMAc制膜液体系中,将添加剂LiCl的用量从2%增至6%,对制膜液体系浊点的影响.     

聚偏氟乙烯膜结构的研究

选用聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）为膜材料，聚乙二醇（ＰＥＧ）为添加剂，二甲基乙酰胺（ＤＭＡＣ）和Ｎ－甲基吡咯烷酮（ＮＭＰ）为溶剂，讨论了制膜液组成，凝胶浴及溶剂蒸发时间对膜孔道结构的影响．     

PVDF/纳米Al2O3共混超滤膜的制备及其性能

为提高聚偏氟乙烯超滤膜的亲水性,增强其在水处理中的抗污染能力,以无机纳米氧化铝粒子作为共混剂与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,采用相转化法流延工艺制得共混超滤膜.用透射电镜观察纳米氧化铝粒子在膜中的分布;用扫描电镜对膜表面、断面孔结构及孔径进行观测.改性前后超滤膜的测试结果表明,纳米A l2O3的加入改善了PVDF超滤膜的强度、通量、亲水性和抗污染性.     

超声凝胶对复合超滤膜结构与性能的影响研究

将纯纳米TiO2和改性TiO2粒子分别添加到聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜铸膜液中,在超声辅助下进行凝胶成膜,制备出了不同结构与性能的PVDF复合超滤膜.采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、接触角测定、膜渗透测定等手段考察了超声波作用下不同改性复合膜结构与性能的变化(包括膜微观结构、表面接触角、膜通量、截留率).结果表明:超声凝胶作用提高了改性复合膜表面的粗糙度,使其亲水性得以强化;加速了凝胶过程溶剂与非溶剂之间的微相分离,使膜结构由海绵结构向指状多孔结构转变;在KH570-纳米TiO2与甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯酸(AA)-纳米TiO2改性复合超滤膜中,后者改性膜亲水性强化效果较为显著,且在截留率基本保持稳定的前提下,膜通量可达到85 mL/(cm2.h).     

纳米Al2O3改性PVDF超滤膜的制备及其抗污染性

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的水通量和抗污染性能,以无机纳米氧化铝粒子作为添加剂与PVDF共混,采用相转换法流延成膜.用接触角测定仪测得膜与水的接触角用以表征膜的亲水性的变化;用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察膜的表面孔分布和断面孔的结构及纳米颗粒在膜中的分散情况;采用万能电子试验机(W-56)强度测定仪测定膜的机械性能;利用杯试超滤装置对改性膜的抗污染性能进行研究,并对污染膜上的污染物进行了气相色谱和质谱分析.结果表明,纳米Al2O3的加入量(质量百分比)为2%时,改性膜具有较好的水通量、强度和抗污染性能;纳米Al2O3的加入没有改变膜的微观结构.改性膜在保持PVDF有机膜原有特性的基础上,通过改善PVDF膜的表面亲水性而使其通量和抗污染性能得到增强.     

中孔Co_3O_4材料的电容特性

采用"原位合成模板法"以硅酸为模板、硝酸钴为钴源,制备了中孔Co3O4材料,研究了模板和硝酸钴的质量比对所制得的中孔Co3O4材料的微观结构和电化学性能的影响.用N2等温吸附—脱附和X线衍射测试了其微观结构.结果表明,随着模板质量比的增加,制备得到的Co3O4材料的比表面积增加,中孔结构越明显,结晶性逐渐降低.在6 mol/L氢氧化钾电解液中测试了其电化学性能,最优质量比制得的样品在5 mV/s扫描速率下的比电容达329 F/g.即使在较高扫描速率下,该质量比的中孔Co3O4比电容依然具有很好的保持性.