凝胶成份对PVDF/PVP中空纤维超滤膜结构与性能的影响

采用干-湿相转化法制备PVDF/PVP共混中空纤维超滤膜,通过改变内外凝胶浴组成控制膜的结构和性能,使用扫描电镜对不同凝胶条件下膜的微观形貌和结构进行了表征,以纯水通量和BSA截留率评价膜性能.结果表明,芯液中溶剂质量分数由10％升高至50％会使膜孔收缩,膜通量下降;芯液中甘油质量分数由10％升至30％后能使膜形成大孔结构,使通量增大.凝胶浴中溶剂质量分数高于40％,会使聚合物溶解,但加入质量分数1％的醋酸能降低高浓度溶剂的溶解作用,使通量升高.     

聚合物共混对聚偏氟乙烯超滤膜结构与性能的影响

根据聚合物共混焓变、绝对黏度及凝胶点值,考察了4种聚合物(聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))与聚偏氟乙烯(PVDF)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)铸膜液体系的共混相容性。利用凝胶相转化动力学及原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、亲水接触角和泡点压力等检测手段,分析了水凝胶浴中4种添加剂对PVDF超滤膜成膜过程及膜结构与性能的影响。结果显示,4种添加剂与PVDF/DMAc的共混相容性顺序为PEG>PVP>PVA>PMMA。共混体系均以液液分相为主;其中PEG、PVP共混PVDF体系以瞬时分相为主,膜内部有大孔,表皮层及支撑层较为致密。PMMA和PVA共混PVDF体系有延时分相和液固分相行为,膜表面多孔、内部有大孔且亚层疏松。共混优化了PVDF超滤膜结构。PVA能有效提高膜亲水性能。     

凝固浴组分对双凝固浴法制备PVDF膜结构和性能的影响

在内外凝胶浴中添加不同含量的溶剂,采用双凝固浴法制备了PVDF/PVP/DMAc中空纤维膜.通过膜形貌扫描电镜( SEM)表征,纯水水通量和牛血清蛋白(BSA)截留率测试实验,分析评价了凝固浴中溶剂含量对PVDF中空纤维膜结构与性能的影响.结果表明,凝固浴中溶剂含量增大会导致皮层孔隙率增多,而对亚层结构的影响各不相同.膜的纯水渗透通量变化无明显规律性,但BSA截留率保持相对稳定.当内外凝固浴中溶剂体积分数分别为30％和70％时,膜内部大孔发育良好,亚层疏松多孔,水通量分别为270 L/(m2,h)和548 L/(m2·h),显示了良好的渗透性能.     

高溶剂含量第1凝固浴停留时间对PVDF膜结构和性能的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、二甲基乙酰胺(DMAc)为铸膜液体系,采用高含量溶剂DMAc水溶液作为第1凝固浴,水为第2凝固浴组成的双凝固浴制备PVDF中空纤维膜.通过扫描电镜(SEM)形貌观察,纯水水通量和BSA截留率测试,探讨了第1凝固浴停留时间对PVDF-PVP中空纤维膜性能与结构的影响.结果表明,随着膜丝在高溶剂含量第1凝固浴中停留时间从0变化至10s,膜丝纯水通量在2s时下降,之后持续增加,而BSA截留率不断降低.SEM显示随停留时间延长,膜表面孔隙率增加,亚层指状孔增多,大孔孔径增大,亚层海绵结构变得疏松.在停留时间为10s时,膜水通量达315 L·m-2.h-1,BSA截留率86％,可做为制备高通量PVDF超滤膜的最佳成形条件.     

PVDF/编织管中空纤维复合膜的制备及其性能研究

以纤维编织管为支撑层,通过涂覆-浸没沉淀相转化技术,制备了超高强度、大通量的PVDF/编织管中空纤维复合膜,考察了铸膜液中PVDF和添加剂PVP含量等对膜性能的影响。结果显示,随铸膜液中PVDF含量增加,复合膜纯水通量下降,爆破强度增加,平均孔径减小;PVP的质量分数从2%增加至10%,膜通量呈现降低趋势,但爆破压力先增后减;当PVDF、PVP的质量分数分别为8%、6%时,复合膜纯水通量达4 300 L/(m2·h),爆破压力为0.32 MPa。研究范围内,复合膜孔隙率始终保持在45%以上,爆破压力高于0.30 MPa,且由于编织管的存在,而使复合膜的拉伸强度很高,显示了较好的过滤性能;添加PVP和PVA较PEG在膜性能方面的贡献更突出。     

浊度对腐植酸分子的竞争吸附对膜污染的影响

为了解析浊度与腐植酸共存时的超滤膜污染行为,分别进行了浊度、腐植酸及浊度-腐植酸共混溶液的膜污染实验,使用原子力显微镜结合自制膜材料探针和污染物探针定量测定了不同浊度、腐植酸比共混污染物与膜及浊度-腐植酸之间的微观作用力,并系统考察了不同污染膜的表面形貌特点。结果表明,浊度物质-腐植酸之间的力明显大于腐植酸-膜之间的作用力,使得浊度物质与腐植酸共存时,腐植酸分子优先吸附在浊度物质表面,降低了其与膜的接触机率。且浊度物质的尺寸远远大于所使用超滤膜的平均孔径,所以浊度物质对腐植酸的优先吸附使得腐植酸进入膜孔内的机率减小,相应的膜污染减轻。此外,与腐植酸污染膜相比,浊度-腐植酸污染膜表面的污染层结构较为疏松。     

添加剂对聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜结构及性能的影响

在聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中添加聚乙烯砒咯烷酮(PVP)、LiCl和苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA),采用相转化法制备了PVDF中空纤维共混超滤膜,并通过扫描电镜表征、膜通量和截留率测试等手段,研究了聚合物含量和不同添加剂对PVDF中空纤维膜的结构和性能的影响.结果显示,随着聚合物PVDF含量的增加,膜通量减小、截留率增加、拉伸强度增加;添加剂SMA对膜性能影响较大,PVP和LiC1含量对膜的结构及性能影响较小,随其含量的增加,膜截留率增加.     

凝胶浴条件对PVDF/CaCO3共混中空纤维膜性能和结构的影响

采用干-湿相转化法制备了PVDF/CaCO3共混中空纤维膜,考察了芯液组成和外凝胶浴温度对共混膜结构和性能的影响。结果表明,随芯液中酸含量增加,膜纯水通量迅速升高,BSA截留率略有下降;膜拉伸强度下降,断裂伸长率增加。SEM图显示,膜断面指状孔的数量增多、支撑层厚度变薄、膜亚层海绵孔增加;相应孔隙率升高,而泡点压力略微下降。当外凝胶浴温度较高时,膜支撑层和外皮层较为致密,导致膜纯水通量明显下降,同时BSA截留率在80℃高温外凝胶浴时,由于膜外皮层上出现少量大孔结构,而迅速下降为62.55%。