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).     

内嵌碳纳米管层的导电正渗透膜制备及其缓解有机污染的研究

针对正渗透(FO)膜的有机污染问题,在多孔聚醚砜(PES)载体和聚酰胺(PA)活性层之间嵌入碳纳米管(CNTs)中间层制备导电FO膜的基础上,考察外加电场条件下导电FO膜缓解有机污染的可行性.结果表明,在嵌入CNTs中间层后,相比于常规FO膜,导电FO膜的表面粗糙度由(33.85±4.05) nm增加到(46.85±6.55) nm,表面电阻由2.1×10~(12)Ω大幅降低到54.7Ω;导电FO膜的清水通量提升了2.33倍,盐通量与水通量的比值降低4.72倍左右,运行性能显著提升.在未施加电场条件下的有机污染实验表明,导电FO膜的通量衰减率仅比常规FO膜下降了1.9%,而膜面污染物数量没有变化.然而,当施加2 V电场后,导电TFC-FO膜的通量衰减率比常规FO膜下降了10.1%,且膜面污染物的量减少了94.6%.CNTs中间层的引入有效提升了FO膜性能,并且在外加电场的条件下,可以有效缓解有机污染.     

超透、抗菌共轭微孔聚合物-聚酰胺复合膜的表面工程设计（英文）

渗透性和离子筛分能力是决定纳滤膜分离性能的主要指标.扩大渗透分离层的表面积不仅是提升膜通量的有效途径,还保持了盐的截留效果.受氨基/亚胺与酰氯缩合交联形成致密的聚酰胺网络的启发,我们提出了一种策略:将多孔的卟啉-苯胺共轭微孔聚合物(PACMP)接枝到聚酰胺膜上,从而增大纳滤膜的分离表面积.通过一步界面聚合,制备了一种超渗透的共轭微孔聚合物-聚酰胺复合膜(CPCMs),其水通量为61.8 L m^-2 h^-1,对盐(Na₂SO₄)的截留率高于91.6%.此外,由于PACMPs中卟啉基团产生的活性氧,原位光激发单线态氧¹O₂可杀死98.5%的大肠杆菌和99.7%的金黄色葡萄球菌,从而赋予了CMP-聚酰胺复合膜良好的抗菌性.     

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%.     

改性PAN纳米纤维膜支撑的TFC FO膜制备及其性能

利用层层自组装的方法在聚丙烯腈(PAN)静电纺丝纳米纤维膜(ENMs)表面沉积聚电解质中间层,讨论了中间层的结构变化对于界面聚合制备的聚酰胺(PA)复合膜结构及其性能的影响.结果表明,改性后ENMs的亲水性和机械性能显著提高,而孔径和表面粗糙度减小;在低沉积浓度下,由其制备的复合正渗透(FO)膜的水通量明显增大,且随着聚电解质沉积浓度的增加,复合FO膜对于NaCl截留率从原来的86.30%提升到了95.46%,具有较高的选择性.因此,聚电解质表面沉积是改性ENMs的一种实用而有效的方法,能够显著改善由其制备的薄膜复合(TFC) FO膜性能.     

石墨炭纳米颗粒改性聚砜支撑层制备正渗透复合膜

正渗透膜分离技术是以膜两侧的渗透压差作为驱动力,因此能耗低,符合绿色节约型社会的发展需求.然而,主流的聚酰胺复合膜在正渗透过程中存在内浓差极化现象,使其水通量远小于理论值.因此,改性正渗透复合膜减小其内浓差极化以提高水通量,对促进正渗透技术大规模应用具有重要的意义.本研究采用相转化法制备了掺杂石墨炭纳米颗粒的聚砜支撑层,通过间苯二胺和均苯三甲酰氯在支撑层表面进行界面聚合制备了聚酰胺薄层复合膜(Thin-film composite,TFC).采用扫描电子显微镜和接触角分析仪对聚砜支撑层和TFC复合膜进行表征,观察膜表面形貌和亲水性,考察不同石墨炭纳米颗粒添加量对正渗透膜性能的影响.结果表明:在基膜中掺杂石墨炭纳米颗粒会使基膜表面孔隙率增大,表面亲水性增强,结构参数减小,这表明内浓差极化得到有效的改善.当石墨炭纳米颗粒添加量为0.01％(质量分数)时,水通量在活性层朝向汲取液(AL-DS)时达到22.4 L/(m2·h),相比未改性的正渗透膜增加了96.7％,这表明新型石墨炭材料可以有效地提高聚酰胺复合膜的正渗透分离性能.     

In(Ⅲ)-MOF改性聚酰胺复合正渗透膜的制备及其耐污染性能研究

首先将一定量的金属盐In(NO_3)_3·6H_2O与三齿羧酸配体H_3CTTA溶解于N,N-二甲基甲酰胺中,利用溶剂热法制备得到In(Ⅲ)-MOF晶体,即BUT-172;然后通过界面聚合法将制备的MOF颗粒添加到聚酰胺活性分离层中,得到BUT-172改性的聚酰胺复合正渗透膜.并进一步研究了不同比例的BUT-172颗粒添加到油相溶液中对聚酰胺复合正渗透膜结构和性能的影响.结果表明,BUT-172颗粒的引入为水分子的扩散提供了额外的通道,使得改性聚酰胺复合正渗透膜的水通量获得极大的提升,且当添加量为质量分数0.04%时,改性膜在拥有较高水通量的同时具有低的盐水比.以腐殖酸进行的耐污染性研究表明,改性膜具有更好的耐污染性且污染后的膜通过简单清洗即可恢复性能.     

构建高性能复合正渗透膜及其在果汁浓缩中的应用

传统果汁浓缩技术存在营养损失大和口感差,以及设备管理成本高等缺点.近年来,正渗透技术因其可以弥补传统浓缩技术的缺陷,受到越来越多的关注.但浓缩过程中由于缺乏高性能的正渗透膜,大大限制了其应用推广.通过在聚砜支撑层背面构建碳纳米管(CNT)抗污染层,在支撑层表面界面聚合制备高性能聚酰胺复合正渗透膜,并应用于果汁浓缩.通过扫描电子显微镜的表征、支撑层盐扩散系数及TFC膜的水通量和反向盐通量的测定等方法,考察了CNT层对TFC膜结构及性能的影响.随后考察在实际果汁浓缩时TFC膜的通量衰减和恢复情况.结果表明,当抽滤CNT分散液的体积为20mL时,TFC膜性能最佳,浓缩果汁时膜通量显著优于未含CNT的对照膜.运行4 200min进行果汁浓缩时,膜通量衰减率和恢复率均明显优于对照膜.     

以PAMAM/TMC为单体的复合纳滤膜制备及其在油田采出水处理中的应用

以聚砜超滤膜为基膜,通过聚酰胺-胺(PAMAM,G0)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应制备了复合纳滤膜.通过正交实验优化了纳滤膜的制备条件,并通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR-ATR)、场发射扫描电镜(FESEM)进行膜表面结构及形貌分析,测试了纳滤膜的盐截留能力.结果表明:纳滤膜制备条件确定为聚酰胺-胺(PAMAM,G0)浓度为0.25%,均苯三甲酰氯(TMC)浓度为0.3%,界面聚合时间为90s,热处理温度为80℃,热处理时间15min.界面聚合后在超滤膜表面形成了一层致密的聚酰胺(PA)活性皮层,所制得的复合纳滤膜盐截留顺序为Na_2SO_4MgSO_4MgCl_2NaCl,表明纳滤膜表面带有负电荷.纳滤膜处理采油废水时,存在过滤初期的通量快速下降、随后的缓慢下降以及最后的通量稳定3个阶段,且压力为0.7 MPa,0.9 MPa和1.1 MPa时所对应的通量由10L/(m~2·h)逐渐升高到22L/(m~2·h),其对采油废水的盐截留率处在12.6%~14%之间.     

新型聚酰胺复合正渗透膜的制备与表征

以聚砜为支撑基膜,以间苯二甲胺(m-XDA)和均苯三甲酰氯(TMC)为复合单体,经界面聚合反应制备聚酰胺复合正渗透膜。研究了聚酰胺复合正渗透膜的制备条件对膜性能的影响,并考察其耐氯性和抗污染能力。实验结果表明,选择合适的制备参数,16%PSf、6%PVP、60s挥发时间、40℃水浴、0.5%m-XDA、0.05%TMC、反应时间120s,制备出的复合正渗透膜性能优良。以去离子水为原料液,1mol/L NaCl为汲取液时的水通量最高达到17.5L/(m~2·h),反向扩散通量基本上在1.7mol/(m~2·h),对NaCl截留率为90%以上。在HA模拟溶液中,复合正渗透膜的水通量较正常情况下明显下降,再进一步比较pH值=5.5和8.0时可见,pH值较低时污染更为严重。对复合正渗透膜的耐氯性能进行考察,结果表明,复合正渗透膜的耐氯性在2 000ppmh左右。     

改性水滑石复合纳滤膜的制备及染料/盐分离性能研究

通过低饱和共沉淀法制备水滑石(LDH),采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)法在水滑石片层表面接枝聚对苯乙烯磺酸钠(PSS),制备改性水滑石LDH-PSS,最后采用层层自组装法制备LDH/LDH-PSS复合纳滤膜,并研究复合纳滤膜对染料与二价盐的分离效果以及不同添加量和LDH/LDH-PSS层数对其性能的影响.分析复合纳滤膜对一价盐、二价盐以及活性黑的截留性能和膜的纯水通量,研究复合纳滤膜的分离性能.结果表明,复合纳滤膜的纯水通量随着水滑石和改性水滑石层数的增加而降低,复合纳滤膜的纯水通量最高达到145 L/(m~2·h·MPa).复合纳滤膜对活性黑5的截留率可达96.7%,且对二价无机盐MgSO_4的截留率低至20%以下.     

基于有机溶剂的中空纤维纳滤膜微结构调控

聚酰胺分离层的微结构调控是制备高性能纳滤膜的关键.通过改变溶剂类型调控水相单体在反应界面的溶解和扩散能力,进而改变界面聚合反应进程,获得了具有相对疏松的粗糙三维图案化分离层结构.结果表明,疏松的分离层赋予纳滤膜较高的单/二价盐选择性,对Na_2SO_4和NaCl的截留率分别为94.8%和17.6%;粗糙的膜表面显著提升了水接触面积,对Na_2SO_4水溶液的水通量达到42.6 L/(m~2·h),为具有常规表面形貌膜的3倍.     

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.     

基于界面聚合法于复合层中添加载体对支撑液膜增进作用的初步研究

以界面聚合法在聚偏氟乙烯(PVDF)疏水膜支撑体表面分别制备了含有载体的活性复合支撑液膜和普通复合支撑液膜,研究了两种复合膜的基本性质、传质性能以及稳定性.结果显示,复合层中载体的加入改变了涂层的表面形态和孔径等,从而影响了聚酰胺层的基本性质,使其亲水性增强,荷负电性增强.液膜萃取N(Ⅱ)的实验结果显示,活性复合膜的初始通量比普通复合膜提高了66.0mg/(m~2·h),5h萃取率提升了8.5%,反萃率提升了7.3%,通量衰减率降低了20.6%.载体在复合层中的加入促进了Ni(Ⅱ)的传质效率,同时增进了支撑液膜萃取过程的稳定性.相比普通复合支撑液膜,活性复合支撑液膜在传质效率和运行稳定性方面更具优势.     

聚偏氟乙烯/聚二甲基硅氧烷复合纳米纤维膜的渗透汽化脱盐性能研究

以静电纺丝聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜为多孔支撑层,在其上涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)为致密分离层,制备了PVDF/PDMS复合纳米纤维膜,并对复合膜的渗透汽化脱盐性能进行了研究。在涂覆操作前,使用堵孔剂聚乙二醇处理PVDF纳米纤维膜,以降低涂覆过程的孔渗问题,有效提高了复合膜对盐离子的截留能力。通过扫描电子显微镜、热重分析仪和红外光谱仪等手段表征了复合膜的微观形貌、热稳定性和表面官能团形式。结果表明:聚乙二醇浓度为12%(wt,质量分数,下同)为最佳处理条件。操作温度为25℃时,渗透汽化脱盐通量可达6.46L/(m~2·h),NaCl截留率为98.8%;升温至75℃,通量可达19.3L/(m2·h),NaCl截留率为95.6%。     

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％.     

基于中间层策略构筑高性能聚酰胺复合膜的研究进展

以聚酰胺层为选择性分离层的复合膜在海水淡化和水回用中得到了广泛研究。在多孔基膜和聚酰胺层之间构建中间层是克服传统复合膜在渗透性和选择性之间权衡效应(即“Trade-off”效应)的有效策略。有机材料和各维度的纳米材料都可形成稳定的中间层，通过改变反应表面的理化性质有效调控界面聚合过程。具有中间层结构的复合膜可以在保证高选择性的前提下显著减小聚酰胺层厚度，进而提升膜的渗透性。本文讨论了常见的中间层构建方法，通过归纳各类中间层材料的研究进展，系统分析了中间层影响界面聚合过程和聚酰胺层结构的机理，最后总结了中间层策略存在的关键问题并对其研究前景进行展望。     

聚砜基复合正渗透膜的结构设计与性能表征

采用连续制膜技术制备聚酯(PET)筛网增强型聚砜(PSf)基膜,并通过两次刮涂的方法获取单皮层基膜,通过在基膜表面界面聚合制备复合正渗透(FO)膜.PET筛网的引入使基膜内部大孔贯通性变差,孔隙率和纯水通量降低,另一方面,却大大增强了基膜强度,并使其更具韧性.基膜引入PET筛网,所得复合膜正渗透过程中的内浓差极化程度有所增大,由于单皮层基膜底面较为疏松,且PET筛网局部裸露出来形成界面大孔,故所得复合膜传质阻力降低,以2mol/L的NaCl溶液为汲取液,其正渗透水通量比双皮层基膜复合膜高50%左右.本文提出一种提高正渗透膜性能的新型方法,即通过结构设计获取单皮层的基膜,不仅能够提高复合膜水通量,还能减少膜脱水现象的发生.     

高性能聚磺酰胺耐酸纳滤复合膜的制备

聚磺酰胺(PSA)是一种常见的耐酸膜材料,通过传统界面聚合法制备的PSA薄层复合膜的通量低,限制了其应用.本文以聚砜(PSf)商品膜为基膜,以单宁酸/铁(TA/Fe)为中间层,1,6-己二胺(HDA)为水相单体,1,3,6-萘三磺酰氯(NTSC)为有机相单体,通过界面聚合法制备了PSA复合膜.通过X射线光电子能谱仪、扫描电镜、原子力显微镜对膜结构和形貌进行表征.研究结果表明,引入中间层后可以在更低的单体浓度下制备连续无缺陷的PSA层,降低了PSA层的厚度和表面粗糙度,制得的PSf-TA/Fe-PSA膜在1 MPa和25℃下,对1 000 mg/L的Na₂SO₄溶液的通量为(18±1.2)L/(m²·h),截留率为99.1%±0.1%,其性能明显高于无中间层的PSf-PSA膜[通量为(5.4±0.3) L/(m²·h);Na₂SO₄截留率为93.3%±1.6%].TA/Fe中间层抑制了胺类单体的扩散,进而抑制了PSA表面凸起等微结构的生长,使PSA层变得更薄...     

复合催化剂对聚酰胺纳滤膜结构和性能的影响

以聚砜(PSf)为基膜,间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体,通过界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜.考察了复合催化剂三乙胺(TEA)和樟脑磺酸(CSA)及反应条件对纳滤膜功能层结构和性能的影响.结果表明:在反应体系中,TEA和CSA的质量比为1/2时,随着复合催化剂中TEA的质量分数从0.5％增加到3％,纳滤膜功能层密度增大,表面粗糙度和水接触角下降,膜通量明显升高,但纳滤膜的截留率及其对盐的选择顺序基本不变.在TEA质量分数为2％、反应时间40 s、热处理温度80℃和热处理时间3 min的最优条件下,所得复合纳滤膜对2 g/L MgSO4溶液的截留率为93.2％,通量为16 L/(m2·h).在0.2～1.0 MPa的操作压力下,聚酰胺复合纳滤膜分离性能稳定.