两性离子聚合物表面改性的聚偏氟乙烯抗污染膜的制备及性能

提高聚偏氟乙烯(PVDF)抗污染性能是改善PVDF应用效果的重要途径。文中通过自由基聚合的方法将抗污染材料——两性离子类化合物磺酸甜菜碱(DMAPS)接枝到碱处理过的PVDF膜表面。研究了接枝DMAPS后,PVDF膜表面的结构与性能变化,并初步探讨了改性后的PVDF膜对牛血清蛋白的吸附性能。结果表明,在PVDF膜表面接枝DMAPS后,膜表面孔洞减小,亲水性提高。虽然改性后的PVDF膜通量有所下降,但通过牛血清蛋白(BSA)的振荡吸附实验发现,两性离子改性膜表现出良好的抗蛋白质吸附性能。与PVDF原膜相比,改性膜在BSA溶液中通量下降率小,用水清洗后膜通量恢复率高。     

聚偏氟乙烯接枝改性膜的抗污染性能研究

通过紫外辐射引发原子转移自由基聚合的方法制备了接枝率不同的聚偏氟乙烯接枝甲基丙烯酸甲酯膜(PVDF-g-PMMA),通过对牛血清蛋白(BSA)的过滤来检验膜的抗污染性能。结果显示,随着膜的MMA接枝率增加,膜的亲水性增加,对BSA的静态吸附量减少。接枝率为23.5%的PVDF-g-PMMA膜的吸附量为PVDF膜吸附量的1/2。膜自身阻力Rm和浓差极化边界层阻力Rc的和占总过滤阻力的78%以上,是导致亲水性接枝膜的膜通量降低的主要因素。随着膜接枝率的增加,Rm和Rc逐渐减小,且整个膜过滤阻力逐渐减小。     

聚两性电解质修饰聚偏氟乙烯膜的制备及抗污染性能

膜污染是膜分离技术广泛应用的瓶颈之一。文中通过自由基接枝聚合法将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)接枝到聚偏氟乙烯(PVDF)膜上构建聚两性电解质化膜表面。研究了改性前后膜表面结构和抗污染性能的变化。随着单体投料量增加,聚两性电解质的接枝率逐渐增加;接枝聚两性电解质后,膜亲水性逐渐增强,膜表面孔尺寸减小。与纯PVDF膜相比,改性膜具有较低的蛋白质吸附量;在牛血清蛋白(BSA)溶液渗透过程中,膜的不可逆污染向可逆污染转化。由于可逆污染可通过简单的纯水清洗得到抑制,改性膜具有较高的通量恢复率。这个结果证明了聚两性电解质的引入赋予PVDF膜良好的抗污染性能。     

纳米壳聚糖改性PVDF微滤膜抗污染性能的研究

研究了纳米壳聚糖改性聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜的制备方法及其抗污染性能.借助傅立叶-红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、静滴接触角测量仪等分析手段对改性后的PVDF膜进行了表征.FTIR研究结果证明,与未改性膜相比,改性膜表面有纳米壳聚糖的存在.SEM研究结果发现,孔径随纳米壳聚糖量的增加逐渐减小,而孔的数量先增加后减少.接触角和纯水通量都随纳米壳聚糖量的增加先减小后增大.在蛋白质抗污染实验中,选用牛血清蛋白(BSA)制备蛋白质溶液.改性膜具有更高的水通量恢复率,并且显正电荷性质的BSA和纳米壳聚糖之间的静电排斥力使其具有很高的截留率.所以改性膜具有很好的抗污染性能.     

等离子体引发表面两性离子化制备抗污染性PVDF膜

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污染性能,采用等离子体技术将甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)接枝到PVDF膜表面,使其与3-溴丙酸(3-BPA)发生季铵化反应,得到两性离子化改性膜(PVDF-g-PCBMA).利用傅利叶红外光谱仪(FTIR-ATR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测定仪分析改性前后PVDF膜表面化学官能团、结构形态以及亲疏水性的变化.通过动态过滤实验来考察原膜、改性膜对牛血清蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)的抗污染性能.结果表明,相比于原PVDF膜,PVDF-g-PCBMA膜的接触角从88.3°降至39.0°,亲水性得到了较大的提高;另外,其在BSA和SA溶液的过滤实验中通量衰减率降低、清洗后的清水通量恢复率升高,体现了两性离子化改性膜良好的抗污染性能.     

臭氧引发接枝制备聚偏氟乙烯亲水膜

利用臭氧的强氧化性,对溶解在N-甲基吡咯烷酮中的聚偏氟乙烯进行处理引入过氧基团,然后通过热引发接枝聚合亲水性聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA),通过相转变法(phase inversion)制备具备亲水特性的PVDF分离膜.通过红外光谱、热重分析和接触角测试对接枝改性后的聚偏氟乙烯的结构和性能进行表征.红外光谱显示在1 734 cm-1处出现PEGMA的特征吸收峰,表明已成功接枝上PEGMA.接枝后的PVDF膜接触角降低到42°,表现出很好的亲水性;同时研究了接枝条件对改性膜亲水性的影响,随接枝单体浓度增加其亲水性增大;改性前后的聚偏氟乙烯膜的表面形貌通过扫描电子显微镜(SEM)分析表明,在相同成膜条件下改性后分离膜表面形貌发生很大变化,改性后制备的分离膜有较大的膜孔出现;水通量测试和牛血清蛋白吸附实验进一步表明,接枝改性可以明显改善PVDF分离膜的亲水性和抗污染性能.     

聚羟基丁酸酯纳米纤维支撑海藻酸钙纳滤膜制备及抗污染性能

以聚羟基丁酸酯(PHB)纳米纤维膜为载体,不添加致孔剂,制备了PHB纳米纤维支撑的海藻酸钙(CaAlg)水凝胶纳滤膜(CaAlg-PHB复合膜)。通过扫描电子显微镜观察膜的形貌,研究膜的溶胀性能、拉伸力学性能、亲水性和对乳化油、牛血清蛋白(BSA)溶液的抗污染性能以及对染料的截留性能。结果表明,CaAlg-PHB复合膜的断裂强度与CaAlg自支撑膜相比得到较大提高。乳化油悬浊液和BSA溶液的稳定通量分别为纯水通量的83.82%和86.70%,表明CaAlgPHB复合膜具有良好的抗污染性能。3D超景深显微镜观测显示乳化油在膜表面不粘附,水下二氯甲烷在膜表面的接触角达到148.3°,表明该复合膜在水下超疏油。在0.1 MPa压力下,CaAlg-PHB复合膜对染料刚果红的稳定通量和截留率分别为30.57 L/(m~2·h)和96.95%。     

N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂体系下醋酸纤维素/聚醚砜共混膜的制备与表征

为提高纯聚醚砜(PES)膜的亲水性和抗污染能力,以N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂(DMAc/LiCl)体系为溶剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)为添加剂,采用相转化法制备醋酸纤维素(CA)/聚醚砜(PES)共混膜.探讨和分析了成膜过程中的各种因素对膜纯水通量和BSA(牛血清蛋白)截留性能的影响.确定CA/PES共混膜的最佳铸膜条件为:聚醚砜质量分数18%,PVP K30的质量分数4%,醋酸纤维素质量分数3%,预蒸发时间为20s.对共混膜进行了SEM形貌结构、热稳定性、接触角测试、BSA抗污染性能和共混相容性分析表征.结果表明,DMAc/LiCl体系下制备的CA/PES共混膜亲水性和BSA抗污染性能高于纯PES膜,CA/PES共混体系为部分相容体系,CA/PES共混膜的高温热稳定性稍有下降.     

聚丙烯微孔膜的表面改性和抗污染性

用化学方法在聚丙烯微孔膜表面上接枝丙烯酰胺。利用红外光谱,X射线光电子能谱,扫描电镜,原子力显微镜观察了膜表面形态和微观结构的变化,同时考察了膜的接触角和吸水能力,对BSA蛋白质的吸附量及水通量和抗污染能力。结果表明,随着接枝率的提高,接触角从95°减小到38°,吸水率也提高到163.9%。改性后,PP膜对BSA的吸附减少,膜的水通量减小,但同时膜的污染率下降,当接枝率为11.5%时,膜的污染率为0.274,比接枝前下降了55%。改性后PP微孔膜的亲水性和抗污染能力得到较大提高。     

聚偏氟乙烯微孔膜一步法亲水化改性研究

采用高能电子束预辐照接枝的方法,研究了液相丙烯酸(AAc)和苯乙烯磺酸钠(SSS)双元混合体系对聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜的接枝改性,用一步法直接制备了含有羧酸基团和磺酸基团的强亲水性PVDF微孔膜.考察了辐照剂量、反应时间、反应温度、单体浓度、单体配比以及反应溶液pH值等对接枝率的影响.采用FT-IR、接触角和水通量表征改性前后的膜表面性质和膜性能.结果表明,接枝改性后膜的亲水性增强,接触角随接枝率的增加而降低,水通量随接枝率的增加呈现出先升后降的变化,这主要是由于高接枝率时膜表面和膜孔被接枝链堵塞.     

聚偏氟乙烯膜表面丙烯酸接枝改性研究

采用自由基接枝聚合反应制备了丙烯酸改性的聚偏氟乙烯膜,研究了单体浓度对接枝率的影响,测定了改性后样品的红外光谱、表面接触角、水通量、蛋白吸附等.结果表明,通过自由基接枝聚合,丙烯酸接枝到膜的表面,明显提高膜的亲水性.接枝后膜的水通量也非常明显下降,特别是在高丙烯酸浓度下.改性的膜的通量对溶液的pH值有明确的响应关系,表明接枝链在水中的溶胀对膜的性能有显著的影响.蛋白吸附实验表明,改性后的膜相比未改性膜有较高的吸附量,而且在酸性情况下,膜的吸附量较大,这主要与丙烯酸和蛋白质之间的相互作用有关.     

P(NIPAAm-PEGMA)接枝聚丙烯多孔膜表面的抗污染及自清洁性能

以等离子体引发方法制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺-聚乙二醇甲基丙烯酸酯)(P(NIPAAm-PEGMA))接枝的聚丙烯(PP)多孔膜。考察了改性膜水通量及表面润湿的温敏性质,并研究了其表面抗牛血清白蛋白(BSA)污染及自清洁性能。结果表明,聚乙二醇(PEG)侧链引入后,P(NIPAAm-PEGMA)保留了体积相转变性质,并在低临界溶解温度(LCST)上下均能展现良好的表面亲水性。得益于表面亲水性的改善,改性膜在过滤BSA溶液时的通量衰减率降低至18.8%。经简单的变温水清洗,BSA污染膜的水通量恢复率可达98.2%,且表面甚少污染物残留。P(NIPAAm-PEGMA)接枝链的亲水性及体积相转变是实现改性膜表面自清洁的原因。     

高分子超/微滤膜的亲水化改性:从PEG化到离子化

众多高分子超/微滤(UF/MF)膜材料存在疏水性强、抗污染能力低下、生物相容性不佳的缺点,限制了UF/MF膜的推广应用,膜材料的亲水化改性被认为是解决这一难题的有效方法,也是近年来膜材料领域的研究热点之一.高分子UF/MF膜的亲水化改性方法可分为物理改性和化学改性两大类,在这些方法中,膜表面的聚乙二醇(PEG)化和离子...     

超高分子量聚乙烯微孔膜的亲水改性研究(Ⅱ)改性UHMWPE微孔滤膜的性质及其过滤性能

研究了UHMWPE微孔膜接枝HEMA和MAA后的水蒸气吸附特性、蛋白质吸附性能及其膜的过滤性能随着接枝率的变化.结果表明,膜的接枝率增大时,其BSA蛋白质吸附量降低;在一定范围内时,膜的去离子水和蛋白质溶液通量随接枝率的增大而提高,但接枝率过大时,其通量有所下降;其BSA溶液通量恢复率研究表明,改性膜比未改性膜显示较大的通量恢复,清洗后其通量恢复率可达80%以上,改性膜具有较高的抗蛋白质污染能力.     

聚丙烯酸盐与聚乙烯醇共混膜醇水混合物分离性能研究

将自制的丙烯酸、甲基丙烯酸Ｎ,Ｎ－二甲基氨基乙酯共聚物与聚乙烯醇（ＰＶＡ）共混蛊渗透汽化膜,研究了膜对混合液的吸收溶解性能和分离性能,发现共混膜优先透水,与ＰＶＡ膜相比,选择性有所下降而透过速率得到很大提高,尤其是分离９５％的乙醇水溶液仍有较大的渗透通量。选择合适的共聚单体比例及聚盐含量能得到性能较好的共混膜。当共聚单体比例为２、聚盐含量为１６．３％时,共混分离９５％乙醇水溶液分离系数约为９００,     

高通量抗污染碳量子点/聚砜纳米复合分离膜的制备

先以4-氨基水杨酸(ASA)为原料发生水热反应合成碳量子点(CDs),随后将其共混分散在铸膜液中用非溶剂诱导相分离法制备了PSF/CDs纳米复合膜。透射电子显微镜(TEM)观测和傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实,CDs具有小尺寸和大量亲水基团的特点。使用水接触角分析(WCA)、扫描探针显微镜(SPM)和扫描电子显微镜(SEM)对分离膜进行了表征,发现纳米复合膜具有比原始膜更好的亲水性和更多的孔洞,从而使分离膜具有更高的通量和抗污染性能。PSF/CDs膜的通量回复率(FRR)超过90%,总污染率(Rt)低于60%,且可逆型污染为主要污染源。CDs含量(质量分数)为2%的复合膜整体效果最佳。具有更强抗污染能力的纳米复合膜,其水通量甚至为纯PSF膜的3倍。     

聚丙烯微孔膜表面的臭氧处理接枝改性

采用臭氧处理聚丙烯微孔膜,在其表面引入过氧化物,然后通过过氧化物的分解引发丙烯酸单体在微孔膜表面接枝。研究了臭氧处理条件、接枝反应条件对聚丙烯微孔膜的接枝率、亲水性及溶胀性的影响。研究结果表明,丙烯酸接枝微孔膜与水的接触角随接枝率的增加而逐渐下降,吸水率随接枝率的增加而呈线性增加趋势,表现出良好的亲水性与溶胀性。     

电化学诱导表面引发原子转移自由基聚合构筑离子型聚醚砜膜功能表面

采用电化学诱导表面引发原子转移自由基聚合(SI-eATRP)技术,在涂覆聚多巴胺的聚醚砜膜基底上接枝离子型聚合物分子刷聚对苯乙烯磺酸钠,并通过单体浓度对聚合物分子刷进行调控。采用SEM、AFM、XPS、水接触角等表征方法对改性聚醚砜膜的结构和性能进行表征;采用水通量对其进行滤过性能测定。结果表明:成功地在改性聚醚砜膜表面接枝离子型聚合物分子刷聚对苯乙烯磺酸钠;聚合物刷相互缠结形成了球状颗粒;随着电化学诱导体系中单体浓度的增大,聚合物分子刷的接枝量增加,同时水接触角显著降低;聚合物膜表面离子型分子刷的构筑改善了亲水性,因此其纯水通量明显增加,牛血清白蛋白(BSA)截留率和通量恢复率都得到了提高。SI-eATRP用于聚合物膜材料的表面改性和调控,在生物相容性膜等领域具有潜在的应用前景。     

Zwitterionic Nanohydrogels–Decorated Microporous Membrane with Ultrasensitive Salt Responsiveness for Controlled Water Transport

Highly sensitive responsiveness is vital for stimuli‐responsive membranes. However, it is a great challenge to fabricate stimuli‐responsive membranes with ultrahigh gating ratio (the ratio of the salt solution permeating flux to the pure water permeating flux) and high response speed simultaneously. In this work, a salt‐responsive membrane with an ultrahigh gating ratio is fabricated via a facile strategy by grafting zwitterionic nanohydrogels onto a poly(acrylic acid)‐grafting‐poly(vinylidene fluoride) (PAA‐g‐PVDF) microporous membrane. Due to the synergistic effect of two functional materials, PAA chains and zwitterionic nanohydrogels tethered on PAA chains, this stimuli‐responsive membrane exhibits an ultrasensitive salt responsiveness with a gating ratio of up to 8.76 times for Na⁺ ions, 89.6 times for Mg²⁺ ions, and 89.3 times for Ca²⁺ ions. In addition, such zwitterionic nanohydrogels–grafted PAA‐g‐PVDF (ZNG‐g‐PVDF) membranes exhibit very rapid responses to stimuli. The permeating flux changes swiftly while altering the feed solution in a continuous filtration process. The excellent salt‐responsive characteristics endow such a ZNG‐g‐PVDF membrane with great potential for applications like drug delivery, water treatment, and sensors.