PVDF/PDA共混膜的制备及其性能研究

采用多巴胺自聚合原理生成聚多巴胺,通过聚多巴胺对PVDF膜进行共混改性,制得聚偏氟乙烯/多巴胺(PVDF/PDA)共混膜.采用SEM、纯水和酵母悬浊液超滤杯恒压过滤测试以及抗污染能力测试等对共混膜的结构和性质进行考察,同时探讨了不同共混浓度及不同PDA添加量对膜抗污染能力的影响.PDA添加量为0.3%(质量分数)时,纯水通量从PVDF对照膜的56.19L/(m2·h)提高至69.63L/(m2·h).通过重复过滤实验考察共混膜的抗污染能力,结果表明,加入PDA后共混膜的抗污能力有很大提高,PVDF对照膜的一次和二次通量恢复率仅为68.5%和56.4%,而PDA改性后的共混膜通量恢复率均在90%以上.     

MWCNTs/Fe3O4/PVDF共混膜的制备及性能研究

采用浓硫酸(H_2SO_4)、浓硝酸(HNO_3)质量配合比为3∶1混酸改性、超声混融和化学水热法配置负载四氧化三铁(Fe_3O_4)的多壁碳纳米管(MWCNTs)(MWCNTs/Fe_3O_4),将酸化改性的MWCNTs/Fe_3O_4与聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙二醇(PEG)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)共混制膜,制得MWCNTs/Fe_3O_4/PVDF共混膜。通过对膜的膜表断面、接触角、纯水通量、孔隙率、平均孔径和有关物质的截留率进行测试。结果发现,MWCNTs/Fe_3O_4/PVDF共混膜的接触角为56.65°,纯水通量为152.866L·m~2/h,对腐殖酸(HA)、海藻酸钠(SA)、双酚A(BPA)、牛血清蛋白(BSA)的截留率分别为59.71%、71.16%、59.10%、76.00%,皆较纯PVDF膜有所提高,MWCNTs/Fe_3O_4的添加提高了PVDF膜的总体性能。     

纳米SiO2-氧化石墨烯/聚偏氟乙烯杂化膜的制备及特性

采用原位水解的方式制备了新型SiO₂-氧化石墨烯（GO）纳米杂化颗粒。选择GO、SiO₂、SiO₂-GO颗粒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为添加剂,采用浸没沉淀相转化法分别制备了聚偏氟乙烯（PVDF）杂化膜。测定了PVDF杂化膜的纯水通量、膜面接触角、牛血清白蛋白（BSA）截留率和污染恢复率等参数。结果表明,SiO₂-GO/PVDF-PVP膜的接触角从78.4°减小到66.02°,膜的亲水性能有所提升。同时,SiO₂-GO/PVDF-PVP膜的纯水通量最大（1 018 L/（m²·h））,对BSA的截留率达到81.5%,污染恢复率达到了78.65%以上。新型SiO₂-GO纳米杂化颗粒协同PVP添加剂增强了PVDF超滤膜的水通量、污染物截留和抗污染特性等综合性能,为传统PVDF有机膜的改性提供了一种新方法。     

GO/PVDF共混超滤膜的制备及其抗生物污染性能研究

将氧化石墨烯(GO)加入PVDF铸膜液中,通过浸没沉淀法制备不同GO含量的PVDF共混超滤膜,考察了GO掺杂对PVDF超滤膜亲水性和膜孔道结构的影响,并以铜绿假单胞菌进行共混膜的抑菌性能和抗生物污染性能测试.研究结果表明,共混GO可以降低PVDF膜的接触角,提高其亲水性,增大支撑层指状孔比例,提高纯水通量.当GO质量分数为0.5%时,PVDF膜接触角降低至64°,纯水通量提高64%.共混GO也大大提高了PVDF膜的抑菌性和抗生物污染性,在过滤铜绿假单胞菌溶液时,PVDF膜的不可逆阻力为5.4×10~(12) m~(-1),PVDF/0.5%GO共混膜的不可逆阻力为1.8×10~(12) m~(-1),减小了66.7%.     

聚偏氟乙烯管式超滤干膜制备方法研究

采用十二烷基硫酸钠(SDS)干态处理方法,制备出聚偏氟乙烯(PVDF)管式超滤干膜.考察了SDS浓度、浸泡时间、干燥温度对PVDF管式超滤干膜的纯水通量、蛋白截留率、接触角和机械性能的影响.结果表明:随着SDS浓度的增加,PVDF管式超滤干膜纯水通量均有不同程度的增加,接触角也不断降低,而蛋白截留率则略低于原始膜蛋白截留率,在SDS质量分数为0.20%时,膜性能达到最佳;当浸泡不同时间时,干膜复水后的纯水通量、蛋白截留率均存在较大波动,在浸泡2d时达到峰值;随着干燥温度的升高,干膜纯水通量和蛋白截留率呈现降低的趋势.同时考察了干膜制备完成前后机械性能的变化.测试表明,干膜的机械性能较原膜并无明显的影响.     

连续式平板刮膜机的制备及应用研究

应用非溶剂致相法,通过自主设计研发的平板刮膜机制备聚偏氟乙烯(PVDF)成品膜.为提高PVDF超滤膜的综合性能,以聚乙二醇(PEG)为成孔剂,以二氧化钛(TiO2)为添加剂,系统研究了PVDF固含量、成孔剂种类和含量以及TiO2纳米颗粒对PVDF超滤膜的微观形态以及通量和截留率的影响.结果表明,当PVDF固含量(质量分数)为22%,PEG-6000质量分数为17.5%,并且添加质量分数0.5%TiO2所制备的成品膜具有较高的综合性能,其纯水通量可达1 030L/(m2·h·0.1MPa),对胃蛋白酶的截留率可达76%.     

弱可见光催化活性La-TiO2-还原氧化石墨烯填充聚偏氟乙烯共混膜的构建

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的通量及抗污染性能,首先利用吸附相反应技术耦合乙醇热处理制备La掺杂TiO₂-还原氧化石墨烯(La-TiO₂-RGO),再将其与PVDF共混制备La-TiO₂-RGO/PVDF抗污染超滤膜。结果表明,均匀分散于PVDF高分子中表面亲水的La-TiO₂-RGO增多,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜的水通量和抗污染性能也显著提升。当La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜中出现团聚体,则会削弱其膜通量和抗污染性。在La-TiO₂-RGO填充量(与PVDF质量比)为2.0%时,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜具有最优纯水通量。La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜最高纯水通量可达171.5 L·m?2·h?1,是PVDF膜的5倍以上,其通量衰减速率也明显低于PVDF膜。另外,由于La-TiO₂-RGO具有可见光催化活性,被污染后的La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜经过光照处理后用水清洗,其膜通量恢复率较直接用水清洗后的通量恢复率大幅提高;热处理温度升高,La-TiO₂-RGO弱可见光活性增强,光照后La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜通量恢复率变大。但过高热处理温度抑制了La-TiO₂-RGO中Ti3+形成,且削弱其光活性,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜通量恢复率反而下降;对于La-TiO₂-RGO填充量为2.0%的La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜,被污染后分别采用直接水清洗、仅光照处理2 h、先光照处理2 h后水清洗的膜通量恢复率分别为79.28%、52.42%、90.01%。      

Al2O3/TiO2/PVDF杂化超滤膜的制备及其性能研究

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的亲水性,增强其在水处理中的抗污染能力,用无机纳米二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)与聚偏氟乙烯共混,采用相转化法制得无机改性有机高分子杂化超滤膜。采用杯式超滤装置考察了无机纳米颗粒的含量对杂化膜水通量的影响;测定了膜的纯水接触角、机械性能、截留效率和膜的孔径及孔径分布;采用扫描电子显微镜对膜表面进行观察。结果表明,纳米颗粒加入量为3%,TiO2与Al2O3的加入比为1∶1时,杂化膜的水通量较有机膜提高了79.5%,但截留率保持不变;杂化膜的机械强度最大增加41.6%;杂化膜的纯水接触角由未改性前的78.68°降至50.54°,亲水性得到明显改善;杂化膜的平均孔径增大,孔径分布更加均匀;纳米颗粒的加入增加了膜表面的孔密度,但没有改变膜断面的微观结构。杂化超滤膜不仅保持了PVDF膜的优良性能,而且增强了其强度、亲水性和抗污染性能。     

α-Al2O3对PVDF超滤膜的结构与性能影响研究

研究了α-Al2O3纳米颗粒质量分数在0%～5%之间时,对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的纯水通量、截留率、力学等性能带来的影响,及孔隙率和润湿角的变化,得出了α-Al2O3的最佳加入量,并利用FT-IR,SEM对α-Al2O3/PVDF杂化膜的结构进行了研究.     

混合添加剂对PVDF微孔膜结构和性能的影响

采用浸没沉淀相转化法(NIPS)制备聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜。研究了不同纳米二氧化硅(n SiO2)用量加入磷酸(H3PO4)形成不同配合比的混合添加剂,对PVDF微孔膜结构及性能的影响。研究结果表明,H3PO4和n SiO2可以改善膜的性能。在铸膜液中加入H3PO4和n SiO2后都获得了较高的孔隙率、平均孔径、纯水通量、膜通量。在n SiO2用量为0. 05%(wt,质量分数),H3PO4用量为5%(wt,质量分数)条件下,制得的PVDF微孔膜的性能相对较好,膜的孔隙率为63. 4%,膜的平均孔径为0. 76μm,膜通量为22kg/(m2·h),纯水通量为70. 6L/(m2·h)。     

PVDF/PAA-b-PMMA-b-PAA超滤膜的结构调控和性能评价

采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)合成了以聚丙烯酸(PAA)为亲水链段和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为疏水链段的两亲性三嵌段共聚物PAA-b-PMMA-b-PAA(PAMA),通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(~1HNMR)对聚合物进行了化学结构表征.然后以聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜物质,PAMA为改性剂,利用非溶剂诱导相转化法制备了一系列PVDF/PAMA共混超滤膜.研究了PAMA含量对PVDF/PAMA膜的表面化学结构、微观形貌、亲水性、渗透性能以及抗污性能的影响.结果表明,当共混膜中PAMA含量增大时,PVDF/PAMA膜的表面孔密度、孔径和粗糙度均呈现不断增大的趋势.当共混膜中PAMA质量分数为18.2%时,纯水通量由未改性的PVDF膜的12.9 L/(m~2·h)增大至130.2 L/(m~2·h),BSA截留率为97.2%,通量恢复率高达97.5%.因此,PVDF/PAMA共混超滤膜的渗透性能和抗污性能有明显提高.     

PVDF/TiO2杂化超滤膜的制备与表征

钛酸丁酯(TBT)直接加入到铸膜液中,在相转化成膜的同时,膜液中的TBT发生水解反应,从而制备出有机-无机杂化膜.实验中制备出不同TiO2含量的PVDF/TiO2杂化膜,研究了添加剂含量对杂化膜的水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率和接触角的影响,并通过SEM、EDS和DSC对膜结构进行表征.研究结果显示:杂化膜较未加入TBT的膜的性能有所改善,当TBT加入量为5.7%(质量分数)时,膜的水通量增加了1倍而截留率保持在90%以上;同时TBT对膜结构也有一定影响:杂化膜中海绵状孔减少,指状孔增多;TBT的水解产物部分存留在杂化膜中.     

MOF-5/聚偏氟乙烯混合基质膜的制备及抗有机污染性能

针对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜亲水性差、易污染的问题,利用金属有机骨架材料MOF-5作为添加剂,采用非溶剂诱导相分离法(NIPS)制备出MOF-5/PVDF混合基质膜并研究其抗有机污染性能。纯水通量和牛血清蛋白(BSA)截留实验表明,与基膜相比,MOF-5/PVDF混合基质膜在渗透性和选择性方面都有较大提升。对比考察了改性膜和基膜的表面粗糙度、BSA静态吸附、再生性能以及不可逆有机污染率,结果表明,由于MOF-5的添加,显著降低了混合基质膜的表面粗糙度,增强了膜的抗有机污染性能。同时,分析MOF-5添加量对渗透性能和抗有机污染性能的影响,结果显示当其相对于PVDF质量分数为5%时,混合基质膜具有较好的综合性能。与基膜相比,其拉伸强度提高了48.39%,总孔隙率增加了33.3%,纯水通量增加了86.4%,水通量恢复率(FRR)提高到79.43%,不可逆污垢比(R_(ir))降低到20.57%。     

Cu(tpa)/PVDF杂化超滤膜的制备及性能研究

通过室温搅拌法合成了Cu(tpa)纳米晶,并将其作为改性剂制备了Cu(tpa)/PVDF杂化超滤膜.通过XRD、FTIR和SEM等手段表征Cu(tpa)纳米晶,系统研究了Cu(tpa)纳米晶及其含量对PVDF杂化超滤膜的形貌、结构以及性能的影响.采用SEM、XRD、FTIR、静态水接触角等手段对杂化膜进行了表征,结果表明,Cu(tpa)纳米晶可以有效调节PVDF膜的内部结构,当Cu(tpa)添加质量分数为5%时,Cu(tpa)/PVDF膜内部全部为海绵状结构.性能测试结果显示,添加Cu(tpa)材料可以显著提高PVDF膜的纯水通量,同时对BSA截留率保持在96%以上.此外,BSA静态吸附和恢复水通量测试表明,Cu(tpa)/PVDF膜具有良好的抗污染性能.     

GO改性高效油水分离PVDF杂化膜制备及其性能

氧化石墨烯(GO)因其具有丰富的羟基和羧基而被作为亲水改性剂应用于膜的制备.本研究通过向由聚偏氟乙烯(PVDF)与一种三嵌段共聚物(AP)组成的混合物中加入不同比例的GO,以制备具有高效油水分离性能的PVDF/AP/GO杂化膜,并考察了其对油水乳液的分离性能.研究发现,GO添加量为0.20%(质量分数)时的膜(M3)性能表现最佳,其在分离油水乳液时截留率较高(>98.9%),相对通量恢复率高于90.7%.此外,M3的纯水通量高达1 090 L/(m²·h).即使经过5次油水乳液循环过滤实验,截留率(>96%)和纯水恢复通量J_c(>879 L/(m²·h))仍然保持在非常高的水平,表现出优异的油水乳液分离性能.     

用正交设计研究PVDF/PVC/PMMA共混中空纤维膜

制备了PVDF(聚偏氟乙烯)/PVC(聚氯乙烯)/PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)三元共混中空纤维膜,讨论了影响膜性能的主要因素.正交实验结果表明:在PVDF/PVC/PMMA体系中,聚合物总浓度是影响膜的水通量的主要因素;PVDF浓度对膜强度影响最大;PMMA对膜的亲水性有较大的贡献.得到优化的制膜条件为:铸膜液中PVDF∶PVC∶PMMA=7∶1.2∶1.8(质量比),聚合物溶质的总质量分数为17%;添加剂吐温-80的质量分数为6%.     

PVDF/HCEC共混微孔膜研究

采用S/L相转化法制备了PVDF/HCEC共混微孔膜。讨论了共混比、固含量、添加剂对膜性能的影响。结果表明,固含量为15%,w(PVDF)∶w(HCEC)=8∶2的无水LiCl为成孔剂时共混膜在0.1MPa下的纯水通量为157.88L.m-2.h-1,对卵清蛋白的截留率为91.38%。对共混膜的化学稳定性和抗蛋白质污染性与纯PVDF膜进行了对比测试,共混膜的耐酸、耐氧化性较纯PVDF膜好,耐碱性能较差。     

动态紫外光界面聚合技术制备玻纤/PVDF中空纤维复合膜

通过动态紫外光接枝界面聚合技术和湿法共挤出纺丝工艺制备了玻纤增强PVDF中空纤维复合膜,并将其与商业化的PVDF内支撑膜进行了对比分析.当单体质量分数为1%和2%时,玻纤与PVDF基材之间的剥离强度相比于未经接枝的原PVDF复合膜分别提高了37.27%和168.51%;当单体质量分数为2%时,玻纤与PVDF膜材之间的结合强度达到了186.85 N/m,比商业PVDF膜(146.23 N/m)高出27.78%.在处理量为100 L/d稳定运行的A~2/O-MBR中为期30 d的对比实验发现,动态接枝膜具有良好的运行稳定性和抗污染性能,其运行通量性能与商业膜基本相同.     

纳米SiO2的加入对PVDF/SiO2超滤膜结构和性能的影响

将普通纳米SiO2、疏水纳米SiO2、亲水纳米SiO2分别加入到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,通过相转化法制得PVDF/SiO2杂化超滤膜,重点探讨了SiO2加入量及上述三种类型纳米SiO2对PVDF杂化超滤膜水通量、截留率和抗污染性能的影响.结果表明:膜的孔隙率、平均孔径、水通量、截留率和抗污染性随SiO2含量增加而先增大后减少;SiO2含量为2%时,膜水通量由大至小为:普通纳米SiO2杂化膜、疏水纳米SiO2杂化膜、亲水纳米SiO2杂化膜,抗污染性由大至小为:亲水纳米SiO2杂化膜、普通纳米SiO2杂化膜、疏水纳米SiO2杂化膜.     

多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯共混中空纤维膜的制备及表征

采用非溶剂致相分离(NIPS)法,添加羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)制备聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜,研究了MWCNTs-COOH的添加量、管径对超滤膜性能的影响。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪分别研究了膜的形态、结构、晶型变化。结果表明,在MWCNTs-COOH质量分数为0.03%,管径为20~30nm时,中空纤维膜纯水通量、对牛血清蛋白(BSA)截留率、亲水性、抗污染性能达到最大。膜的拉伸强度、断裂伸长率相比纯PVDF膜显著提高,随MWCNTs-COOH添加量增加,先增大后减小且在0.03%达到最大;但随管径增大而减小。结果显示,质量分数0.03%,管径为20~30nm的MWCNTs-COOH制备出的中空纤维膜性能最优。