聚酰胺复合纳滤膜的制备与表征

以聚砜超滤膜为基膜,通过间苯二胺(PDA)与均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜.系统地考察了界面聚合条件对所得复合膜性能的影响及膜对不同类型的无机盐的分离性能.详细表征了基膜与复合膜的表面形貌和接触角.结果表明:最佳聚合条件为:PDA质量分数1.5%,TMC质量分数0.1%,水相浸泡时间3min,反应时间20s,热处理温度80℃,热处理时间3min.在0.6MPa下,对2 000mg/L的MgSO4的截留率和通量分别为95.6%和7L/(m2·h).复合膜对四种不同类型无机盐的截留率的次序依次为Na2SO4MgSO4NaClMgCl2.此外,表面形貌和接触角研究表明通过界面聚合在基膜表面形成了一层聚酰胺功能层.     

层层组装界面聚合制备聚酰胺复合正渗透膜研究

以聚丙烯腈(PAN)为支撑膜材料,利用相转化法制得PAN基膜,水解改性后作为支撑层,通过界面聚合法制备聚酰胺正渗透复合膜.考察了界面聚合次数对复合膜表面形貌结构、粗糙度、亲水性及正渗透性能、反渗透性能的影响.实验结果表明,膜表面粗糙度和亲水性随着界面聚合次数的增加而增大,而反渗透水通量随着界面聚合次数的增加而减小,盐截留率随之而增大,而正渗透性能测试中水通量和盐逆向通量随界面次数的增加而减小.综合得知,经过2次界面聚合后,复合膜表面粗糙度和亲水性较好,正渗透水通量达到16.97L/(m~2·h),盐逆向通量为6.02g/(m~2·h).     

耐氯聚酰胺复合纳滤膜的制备与性能

采用哌嗪(PIP)与均苯三甲酰氯(TMC)为单体以界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜,用戊二醛(GA)对聚酰胺复合纳滤膜进行交联处理,再浸入间氨基乙酰苯胺中进行接枝反应得到具有耐氯性的改性复合纳滤膜.通过红外光谱和固体表面电位Zeta电位分析仪表征,证明间氨基乙酰苯胺接枝到活性层表面,降低了复合膜的荷负电性,扫描电子显微镜显示改性膜呈现无孔和更加粗糙的状态,接触角测量表明改性提高了复合膜表面的亲水性.耐氯测试表明,室温下,在pH=4,浓度1 g/L的NaClO溶液中浸泡10 h后,改性膜的截留率由94.04％下降至91.81％,PIP-TMC复合纳滤膜的截留率由94.60％下降至78.85％.     

界面聚合反渗透复合膜材料及其表面修饰

针对我国反渗透复合膜材料研究领域存在的膜材料品种单一、膜性能相对较差、膜产品缺乏核心竞争力等现状,重点开展了界面聚合反渗透复合膜材料及其表面修饰方面的研究工作.从功能单体与制备工艺入手,研究开发高性能反渗透复合膜材料;采用表面改性技术,对界面聚合反渗透复合膜材料进行表面功能化修饰,研究开发界面聚合反渗透复合膜材料的表面改性实用技术;以期为我国反渗透复合膜材料及其产业的发展提供核心材料和先进制备技术.     

聚乙烯亚胺对反渗透复合膜抗菌性能的优化改性

以聚砜超滤膜为支撑层,利用间苯二胺和三甲酰氯发生界面聚合反应,制备出聚酰胺反渗透复合膜。用聚乙烯亚胺（PEI）通过连续界面聚合法对反渗透膜进行抗菌性能优化改性。通过探究PEI反应参数对膜性能的影响,确定了优化改性的最佳参数,对改性膜的分子结构、表面性能以及膜性能进行了研究。结果表明,当PEI反应的质量分数为2%,反应时间为60 s,热处理为100℃和5 min时,改性膜的性能最好。膜表面的亲水性和荷电性的双重提升有助于膜性能的提高。与原膜相比,所制备膜的截留率由96.6%提升至98.9%,水通量由35.7 L/(m2·h)增加到49.9 L/(m2·h);选用革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性葡萄球菌对膜抗菌性能进行了评价,所制备的膜对2种细菌的抑菌率分别可达95.8%和96.3%,通过PEI改性实现了膜分离性能和抗菌性能的同步提升。     

均匀设计法优选低温等离子体改性阳离子交换膜耐氯氧化性能

利用离子交换膜构建双膜三室电积生产金属钴是一种新的绿色湿法冶金工艺。目前市场上普通的非均相阳离子交换膜应用于该工艺时易被阳极生产的次氯酸氧化而造成膜性能下降,影响工艺效果,因此提高离子交换膜的耐氯性能是该工艺的核心技术。通过均匀试验设计,对阳离子交换膜进行低温等离子体改性,选用聚偏氟乙烯(PVDF)为接枝溶液,以期在膜表面产生高键能的含氟键官能团保护层,改善离子交换膜的耐氯氧化性能。利用活性氯浸泡法模拟实际应用中的强氧化环境,以氯离子泄漏率为表征指标,利用软件SPSS 23对均匀试验数据进行回归分析,得到实验数据显著性回归方程(R2=0.972);通过对方程系数进行t检验,挑选出影响最为显著的四个因素——等离子体放电电流强度、放电时长、接枝浓度、接枝时长;最后采用反演结合等值线图方法对方程进行寻优,预测得到的优化改性参数为:放电电流6A,放电时长5min,接枝液浓度8%,接枝时长60min。最终的验证试验表明,改性后离子交换膜的氯离子泄漏率较原膜降低了57.56%,膜的耐氯氧化性能大幅提高。     

聚醚砜基膜热稳定性对复合纳滤膜性能的影响

研究聚醚砜超滤基膜的热稳定性对界面聚合法制备复合纳滤膜性能的影响.加入TiO_2纳米粒子可显著改善超滤膜的热稳定性,并随着基膜中TiO_2的增加,超滤基膜的热稳定性也随之增加.基膜TiO_2含量增至8%时,纳滤膜的水通量从27 L/(m~2·h)逐渐增加到38 L/(m~2·h),对NaCl的截留率从48%增加到58%,而对MgSO_4的截留率保持不变.研究表明,提高微滤基膜的热稳定性有助于提高复合纳滤膜的水通量和截留率.     

聚酰胺／聚砜纳滤中空纤维复合膜的截留性能

以哌嗪水溶液为水相,均苯三甲酰氯正己烷溶液为有机相,通过在聚砜中空纤维基膜上进行界面聚合,制备出聚哌嗪均苯三甲酰胺/聚砜纳滤中空纤维复合膜,并考察其对电解质和非电解质,特别是对维生素C、柠檬酸、维生素B2、秋水仙碱、维生素B12等单组分水溶药物的截留行为.结果表明,对MgSO4、Na2SO4的截留率达到98%,对MgCl2的截留率大于70%;对一价盐NaCl的截留率小于40%;对于分子量小于200的甘露糖截留率为78%;对分子量相近的维生素C、柠檬酸的截留率更低,不到50%;而对于分子量大于300的蔗糖、棉子糖、维生素B2、秋水仙碱、维生素B12的截留率大于92%,并且具有相当的膜通量.因此,聚酰胺/聚砜纳滤中空纤维复合膜的截留分子量为200～300.     

巯基接枝氧化石墨烯/聚酰胺复合膜制备及反渗透脱盐性能

反渗透膜技术作为脱盐的核心技术,在海水和苦咸水淡化、超纯水制备、污水回水等领域具有广泛应用前景,但其渗透性-选择性之间的 “trade-off” 效应仍是限制反渗透技术发展的一大挑战。本研究将表面功能化(接枝巯基官能团)的氧化石墨烯(GO)掺入间苯二胺水相溶液中,通过水相间苯二胺和有机相均苯三甲酰氯界面聚合的方法制备出巯基接枝氧化石墨烯(GO-SH)/聚酰胺(PA)反渗透复合膜。利用TEM、SEM、EDS、FTIR和NMR对接枝后粉体进行表征,利用2 g·L?1 NaCl水溶液测试膜的脱盐性能,优化了界面聚合水相pH和反应时间的设定。研究结果表明,GO-SH能够更均匀地分散在PA中,优化后的pH为11,反应时间为4 min,当改性后粉体含量为0.09wt%时,复合膜水通量可达48 L·m?2·h?1,脱盐率达到99.6%,相较于本实验接枝前纳米材料复合的PA膜分别提高了30% 和2.54%。表面功能化的GO有效地解决了无机纳米粒子和有机聚合物的相容性,提高膜脱盐性能,有望进一步降低反渗透项目的运行成本。      

苯磺酸甜菜碱表面改性阳离子交换膜

采用等离子体辉光放电技术,在以聚苯乙烯为基膜的阳离子交换膜表面接枝苯磺酸甜菜碱(SBMA)单体,制备出具有高选择透过性的阳离子交换膜。对改性前后的膜进行扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)及氯离子泄漏率测试,表征膜的改性效果。结果表明:在SBMA浓度为60g/L,等离子照射强度为0.7 W/cm2,照射时间为7min,照射气体氛围为氩气的条件下,改性效果最佳。改性膜含有的活性基团明显增多,表面致密均匀,氯离子泄漏率由原膜的14%降低至2%以下。     

溴化聚苯醚超滤膜的表面亲水改性

先以溴化聚苯醚(BPPO)为基体,利用相转化法制备超滤膜,再用聚乙烯亚胺(PEI)作为改性剂,对BPPO膜进行一步法表面亲水改性.结果表明,PEI的接枝对膜具有较好的交联作用,随着接枝程度的提高,膜的纯水通量从125 L/(m~2·h)下降至90L/(m~2·h),但截留能力随之提高,表现为切割分子量从270 000下降至157 000.同时,随着PEI接枝量的增加,膜表面亲水的氨基含量不断增加,膜的亲水性和抗污能力随之提高.实验表明,改性膜经牛血清蛋白(BSA)溶液污染后,其纯水通量恢复率最高可达89%,相比BPPO基膜提高了约40%.     

pH响应性乙烯-乙烯醇共聚物分离膜的纳滤特性

具有纳滤特性的pH响应性膜在小分子分离体系中具有广泛应用前景。文中以铸膜液浓度为25%的乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)超滤膜为基膜,接枝具有pH响应性的功能单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯,制备pH响应性EVAL膜,通过考察膜对标准物聚乙二醇(PEG)与无机盐的截留性能,研究其纳滤特性。结果表明,当pH小于pKa时,pH响应性EVAL膜对聚乙二醇(PEG)与无机盐的截留效果均明显高于未接枝膜,接枝率6%的接枝膜对PEG 800、PEG 1000及PEG 2000的截留率均达到90%以上,对二价阳离子的截留率达到80%以上,无机盐的截留顺序为:CaCl_2MgCl_2MgSO_4NaClNa2SO_4。当pH大于pKa时,PEG及无机盐截留率明显下降,膜对PEG 1000的截留率由95.6%降至62.9%,对MgCl_2截留率降至30.6%,截留率及膜水通量变化存在显著的pH响应性。     

苯磺酸甜菜碱表面改性阳离子交换膜

采用等离子体辉光放电技术,在以聚笨乙烯为基膜的阳离子交换膜表面接枝苯磺酸甜菜碱(SBMA)单体,制备出具有高选择透过性的阳离子交换膜.对改性前后的膜进行扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)及氯离子泄漏率测试,表征膜的改性效果.结果表明:在SBMA浓度为60 g/L,等离子照射强度为0.7 W/cm2,照射时间为7 min,照射气体氛围为氩气的条件下,改性效果最佳.改性膜含有的活性基团明显增多,表面致密均匀,氯离子泄漏率由原膜的14％降低至2％以下.     

基于双层复合基膜的界面聚合正渗透膜的制备及表征

以不同结构的双层PEEK-WC中空纤维为基膜制备了界面聚合正渗透复合膜.基膜外表面孔径会对界面聚合层产生影响,小孔径的表面有利于形成更致密、截留性能更高的聚酰胺层.支撑层孔隙率提升和表面孔径及孔隙率增大会提高通量.内浓差极化现象不仅受支撑层的影响,还受到汲取液种类的影响.与NaCl相比,使用Na_2SO_4做汲取液使水通量提高1.3~1.6倍,反向盐通量降低76%~95%.     

新型耐高温聚酰胺复合纳滤膜的制备及性能研究

以耐高温的杂萘联苯聚芳醚超滤膜为基膜,通过哌嗪(PIP)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应制备了复合纳滤膜.研究了界面聚合条件对膜性能的影响;利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析了膜表面形貌,并用统计法计算了膜表面粗糙度;考察了操作条件对膜性能的影响,及膜对染料和无机盐的分离性能.结果表明,所制备的复合膜具有良好的热稳定性,在1.0MPa,80℃下对Na2SO4的截留率保持在96%以上,而通量高达400L/(m2·h).在1.0MPa,60℃下复合膜对低分子染料的截留率较高,且通量达到180～210L/(m2·h),对NaCl的截留率低于20%.     

聚丙烯镍氢电池隔膜的亲水改性及性能表征EI北大核心CSCD

采用强氧化剂预处理-氧化还原引发接枝聚合法将丙烯酸(AA)接枝到聚丙烯(PP)镍氢电池隔膜表面,以改善其亲水性。扫描电镜(SEM)和衰减全反射红外光谱(ATR-FT-IR)分析结果表明,已制得PP-g-AA改性隔膜。考察了不同接枝率改性隔膜的亲水性和电导率,结果表明,接枝丙烯酸显著改善了其亲水性,接枝率为4.10%时隔膜亲水性最好,对去离子水和KOH水溶液(密度1.30g/cm3)的接触角从PP基膜的102.2°和113.5°降至0°和23.9°;接枝率为2.82%和4.10%改性隔膜的电导率达到基膜的1.5倍以上。镍氢电池循环测试表明,改性隔膜装配的电池具有较高的电池容量和循环寿命。综合考虑,接枝率为4.10%时隔膜性能最佳。     

GO/膨润土/PVDF复合膜的制备及性能研究

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜的疏水性和抗生物污染性能,以氧化石墨烯(GO)和膨润土为改性材料制备PVDF复合膜,并对其进行膜通量、截留率、拉伸强度、亲水性、孔隙率及抗生物污染性能研究。结果表明,当GO添加量为0.6%,复合膜的各项性能达到最佳;添加膨润土可以提高复合膜亲水性、拉伸强度、膜通量和截留率,但会导致孔隙率有所下降。此外,还以铜绿假单胞菌为研究对象,研究了复合膜的抗生物污染和抑菌性能,结果表明,复合膜的生物污染过程明显降低,且细菌生长缓慢,说明复合膜具有减缓生物污染的作用,具有一定的抑菌性。     

聚丙烯镍氢电池隔膜的亲水改性及性能表征

采用强氧化剂预处理-氧化还原引发接枝聚合法将丙烯酸(AA)接枝到聚丙烯(PP)镍氢电池隔膜表面,以改善其亲水性。扫描电镜(SEM)和衰减全反射红外光谱(ATR-FT-IR)分析结果表明,已制得PP-g-AA改性隔膜。考察了不同接枝率改性隔膜的亲水性和电导率,结果表明,接枝丙烯酸显著改善了其亲水性,接枝率为4.10%时隔膜亲水性最好,对去离子水和KOH水溶液(密度1.30g/cm3)的接触角从PP基膜的102.2°和113.5°降至0°和23.9°;接枝率为2.82%和4.10%改性隔膜的电导率达到基膜的1.5倍以上。镍氢电池循环测试表明,改性隔膜装配的电池具有较高的电池容量和循环寿命。综合考虑,接枝率为4.10%时隔膜性能最佳。     

界面耦合法制备配位纳滤膜

传统纳滤膜主要通过界面聚合法制备,其分离层与基膜之间的结合力为分子间作用力,较为薄弱.通过在分离层与基膜之间引入配位键,采用金属-有机配位技术在聚酰亚胺基膜上制备了具有纳滤性能的分离层.首先通过考察NaOH溶液的浓度和反应时间对于基膜形貌和基团的影响,优化基膜的修饰程度,确定最佳的NaOH溶液浓度为0.01 mol/L,修饰时间为9 min.然后通过Fe~(3+)与Na~+之间的置换将配位中心Fe~(3+)引入基膜表面.最后考察不同金属配位中心与有机配体的比例对膜性能的影响,确定最优植酸与Fe~(3+)的摩尔比为3∶7.制得的配位纳滤膜表面负电性与亲水性都得到增强.制得的膜对1 000 mg/L Na_2SO_4的截留率为85.6%,通量为53 L/(m~2·h·MPa),对多种染料的截留率在99%以上,且具有较好的长期稳定性.     

基膜改性的壳聚糖/聚丙烯腈渗透汽化 中空纤维复合膜

采用粒子填充的聚丙烯腈(PAN)作为基膜材料,纺制成中空纤维.对基膜进行拉伸、热定型等后处理,并在此基础上研制了壳聚糖/聚丙烯腈中空纤维复合膜,考察了基膜的改性及不同操作条件对复合膜分离性能的影响.发现采用该基膜制备的复合膜对乙醇-水体系具有很好的分离性能.