分离有机／有机混合物的PVA，CA系列膜及其渗透汽化性能研究（I）膜材料与成膜工艺

依据溶度参数原则和分离甲基叔丁基醚（MTBE）/甲醇（MeOH）混合物的选择渗透性,选择了聚乙烯醇（PVA）为复合膜的分离层材料,聚丙烯腈（PAN）、醛酸纤维素（CA）系列为支撑层的膜材料。初步讨论了膜材料和复合膜结构对分离性能的影响,给出了用不同成膜工艺制备的膜性能。获得了可用于有机/有机体系分离的性能优良的PVA/PAN和PVA/CA复合膜,以及CTA中空纤维渗透汽化膜。     

全氟磺酸改性聚乙烯醇渗透汽化膜分离乙酸乙酯-水溶液

以聚乙烯醇(PVA)为原材料,全氟磺酸(PFSA)为共混改性材料,以聚丙烯腈(PAN)中空纤维超滤膜为底膜制备了PVAfPAN、PVA-PFSA/PAN复合膜,并用于乙酸乙酯脱水.考察了共混涂膜液中PVA、PFSA配比,交联剂酒石酸(Tat)用量以及原料液温度与浓度对PVA、PAN、PVA-PFSA、PAN复合膜分离件能的影响.实验结果表明,Tac交联的PVA,PAN、PVA-PFSA/PAN复合膜均对水具有较好的分离选择性.共混涂膜液中PVA/PFSA质量比为1/1、Tac/PVA质量比为l/5时所制备的PVA-PFSA/PAN复合膜渗透汽化分离性能最佳.40下℃此复合膜用于分离98%(wt)的乙酸乙酯水溶液时,其渗透通量和分离因予分别为81.1 g·m-2·h-1和1890.同样条件下,与交联PVA/PAN复合膜相比,交联PVA-PFSA/PAN复合膜的渗透通量显著提高.     

PVA-TEOS/PAN渗透汽化膜的制备及其乙酸乙酯脱水

以聚丙烯腈(PAN)中空纤维超滤膜为底膜,以聚乙烯醇(PVA)和正硅酸乙酯(TEOS)的混合液为涂膜液,采用溶胶-凝胶法制备了PVA-TEOS/PAN渗透汽化复合膜,并用于乙酸乙酯脱水. FT-IR和XRD谱图证实复合膜表层中由于PVA与TEOS的交联反应而形成了Si?O?C共价键,且PVA的结晶度下降. 另外,利用静态接触角测量对复合膜表层的亲水性进行了表征. 考察了复合膜在乙酸乙酯水溶液中的溶胀性能及涂膜液中TEOS含量和料液温度与浓度对PVA-TEOS/PAN复合膜分离性能的影响. 结果表明,TEOS的加入有效降低了复合膜在乙酸乙酯水溶液中的溶胀度,使其对水具有较好的分离选择性. 40℃下,涂膜液中TEOS质量含量分别为5%和30%的PVA-TEOS/PAN复合膜分离98%的乙酸乙酯水溶液时,其分离因子分别为2830和4448,渗透通量分别为49.4和41.4 g/(m2×h).     

全氟磺酸改性聚乙烯酵渗透汽化膜分离乙酸乙酯-水溶液

以聚乙烯醇（PVA）为原材料,全氟磺酸（PFSA）为共混改性材料,以聚丙烯腈（PAN）中空纤维超滤膜为底膜制备了PVA／PAN、PVA-PFSA／PAN复合膜,并用于乙酸乙酯脱水。考察了共混涂膜液中PVA／PFSA配比,交联剂洒石酸（Tac）用量以及原料液温度与浓度对PVA／PAN、PVA-PFSA／PAN复合膜分离性能的影响。实验结果表明,Tac交联的PVA／PAN、PVA-PFSA／PAN复合膜均对水具有较好的分离选择性。共混涂膜液中PVA／PFSA质量比为1／1、Tac／PVA质结比为1／5时所制备的PVA-PFSA/PAN复合膜渗透汽化分离性能最佳。40℃下此复合膜用于分离98％（wt）的乙酸乙酯水溶液时,其渗透通量和分离因予分别为81.1g·m^-2·h^-1和1890。同样条件下,与交联PVA／PAN复合膜相比,交联PVA-PFSA／PAN复合膜的渗透通量显著提高。     

PVA-TEOS/PAN复合膜渗透蒸发分离己内酰胺/水溶液

制备了以聚乙烯醇(PVA)与正硅酸乙酯(TEOS)交联膜为活性层,以超滤平板膜PAN为底膜的PVA-TEOS/PAN复合膜,并用于己内酰胺脱水.FT-IR和XRD谱图证实复合膜活性层中PVA与TEOS发生交联反应,形成了Si-O-C共价键,膜结晶度降低.用SEM和TGA分别对膜的形貌和热稳定性进行表征.考察了交联剂(T...     

聚乙烯醇-二氧化硅/聚丙烯腈杂化复合膜渗透蒸发分离己内酰胺/水溶液

制备了以聚乙烯醇(PVA)填充纳米SiO2改性膜为活性层,聚丙烯腈(PAN)超滤膜为底膜的PVA-SiO2/PAN杂化复合膜,并用于己内酰胺(CPL)脱水。用FTIR,SEM,XRD,TGA分别对膜进行了表征,并考察了膜中纳米SiO2粒子的质量分数、进料组分质量分数和温度对复合膜分离性能的影响。结果表明,引入纳米SiO2后,杂化膜的热稳定性明显提高。当膜中纳米SiO2质量分数为1.0%时,复合膜渗透蒸发分离性能最佳。60℃下此复合膜用于分离质量分数为40%的CPL溶液时,其总通量和分离因子分别达到2 177 g/(m2.h)和349。     

新型PVA/PA复合膜的微结构及其成膜条件

将不同材料分别用作复合膜的分离层和支撑体,是制备优良选择渗透性分离膜的重要方法之一.采用浇铸工艺将具有亲水性和高分离因子的聚乙烯醇(PVA)涂覆在高度透水性的反渗透(RO)聚酰胺(PA)膜表面,制备成渗透汽化(PV)分离有机物水混合物的PVA/PA复合膜.扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)以及红外光谱分析表明,PVA-PA层结构为一体化,膜表面光滑、致密,分离层上的微囊高度下降到4 nm左右.可以认为膜的优异传质性能取决于良好微结构包括PVA的化学交联和膜的结构形貌.铸膜液中PVA和交联剂的浓度以及热处理条件对复合膜分离性能的影响是明显的.这一新型的复合膜在环境温度下PV分离异丙醇(IPA)/水混合物的渗透通量(J)接近100 g·m-2·h-1,渗透物中的水含量(CP-H2O)大于99.5%.     

热处理条件对PVA/PAN和PPVA/PAN渗透汽化复合膜分离性能的影响

制备了以聚乙烯醇（PVA）、磷酸酯化聚乙烯醇（PPVA）和活性分离层的PVA／PAN、PPVA／PAN渗透汽化复合膜并用于乙醇－水恒沸混合物的分离。考察了热处理条件对复合膜分离性能及吸附性能的影响。结果表明,复合膜的分离性能主要是由热处理温度决定的,并且,PPVA／PAN复合膜比PVA／PAN复合膜具有更好的分离性能。确定了最佳的热处理条件,对于PVA／PAN复合膜：在403K下,热处理时间不小于4h,对于PPAV／PAN复合膜：在423K下,热处理时间不小于2h。     

PA/PVA/PA多层交替复合分离膜的制备与表征

以工业应用的反渗透(RO)聚酰胺(PA)复合膜为支撑膜,通过组合浸涂法和界面缩聚(IP)法的两步成膜工艺,制备了分离层为交替复合的聚酰胺/聚乙烯醇/聚酰胺(PA/PVA/PA)多层复合膜(MLCM).用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析了PA/PVA/PA MLCM的结构特征.结果表明,浸涂和IP的工艺条件是影响MLCM的分离性能以及微结构的主要因素.优化工艺制成的PA/PVA/PA MLCM,在实验温度20℃和下游真空度小于1000 Pa时,渗透汽化(PV)分离异丙醇(IPA)浓度为87.8%的水混合物,渗透通量(J)为60～80 g·m~(-2)·h~(-1),渗透物中水含量(CC_(p-H_2O))达99%以上.不同材料制成的多层交替复合的分离层具有显著的微结构形态和独特的双重选择性分离功能,其纳米-亚微米级厚度的多层结构强化了复合膜的水渗透性.     

三层结构PDMS/POS/PAN渗透汽化复合膜的制备及其分离性能

分别将四甲基二乙烯基二硅氧烷(DVTMS)和2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷(TMTV)与交联剂聚二甲基硅氧烷(PDMS)的B组分(B)聚合形成两种聚硅氧烷DB和TB,涂覆于聚丙烯腈(PAN)表面形成过渡层DB(TB)/PAN,涂覆PDMS分离层得3层结构的PDMS/DB(TB)/PAN渗透汽化复合膜,用于1%正丁醇水溶液的分离,表征了过渡层的结构,研究了硅氧烷/交联剂比和膜液中固形物含量对复合膜渗透汽化性能的影响.结果表明,在分离层和过渡层总厚度相同的情况下,涂覆DB和TB有效提高了膜的渗透汽化性能,最佳膜配方DVTMS:B=3:1(ω)及DB含量5%(ω)时,PDMS/DB/PAN膜的分离因子为40.96,渗透通量为628.40 g/(m2?h);TMTV:B=1:1(ω)及TB含量为3%(ω)时,PDMS/TB/PAN膜的分离因子为41.58,渗透通量为540.00 g/(m2?h).PDMS/DB/PAN膜和PDMS/TB/PAN膜的分离因子分别比相同分离层厚度的PDMS/PAN膜的分离因子提高8.5%和10.2%,渗透通量提高29.5%和11.3%.     

PVA/PAN共混膜渗透汽化分离醋酸-水溶液的研究

对自制聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯腈(PAN)共混膜渗透汽化分离低浓度醋酸-水溶液体系的性能进行了研究。分别考察了操作温度、下游表压以及醋酸浓度对PVA/PAN共混膜渗透蒸发分离性能影响。结果表明,随着操作温度增大和醋酸浓度及下游压力的减小,膜的渗透通量增加,分离因子减小。在操作温度323 K、下游表压8 mm Hg的条件下,采用膜厚为45μm的PVA/PAN共混膜对90wt.%的醋酸-水体系进行渗透汽化分离,其渗透通量和分离因子分别达到3746 g·m-2·h-1和3.75。     

有机/无机复合型抗污染油水分离膜研究

采用界面聚合法对具有陶瓷基膜的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行表面改性,制备出具有聚酰胺/聚乙烯醇(PVA)复合功能表层的抗污染有机/无机复合膜。用红外光谱,电镜扫描和原子力显微镜对复合膜的结构进行了表征。利用制备的复合膜对平均油滴粒径为 2.365μm 的油水乳化液在 0.4MPa 操作压力下进行分离,并系统研究了在界面聚合法制备复合膜过程中各反应物浓度对复合膜油水分离性能的影响。 结果表明复合膜的油截留率随界面聚合反应物浓度增加而增大;哌嗪与对苯二甲酰氯的浓度对于提高复合膜水通量存在最优值,分别为 15g·L-1和 40g·L-1,复合膜水通量随 PVA 浓度增加持续减小;优选性能参数的复合膜的水通量为 190L·m-2·h-1,滤液油含量小于 1.6mg·L-1,油截留率大于 98.5%,皆优于 PVDF 超滤膜。     

聚合物膜的研制

以聚丙烯腈(PAN)／聚乙烯醇(PVA)合金为膜材料，用液-固相转化法成膜制备PAN/PVA体系的非对称型合金微滤膜。研究了铸膜液浓度、聚合物共混配比、铸膜液温度溶剂蒸发时间、凝胶浴温度对膜结构和膜性能的影响。结果表明：采用了液-固相转化法成膜，可制成孔径为0．5～5．0μm的非对称性PAN/PVA合金微滤膜。     

SiO_2-PEBAX/PAN膜渗透汽化分离吡啶

以聚醚共聚酰胺(PEBAX)为分离膜材料,聚内烯腈(PAN)超滤膜为支撑层,纳米气相二氧化硅(n-Si O2)颗粒为填充物,分别制备了PEBAX/PAN复合膜及n-Si O2-PEBAX/PAN填充型复合膜,旨在通过渗透汽化分离吡啶。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)对复合膜进行表征,表明n-Si O2与聚合物只是物理混合。以吡啶/正庚烷混合物为模拟溶液,考察膜的溶胀及渗透汽化分离性能。溶胀实验结果表明:膜溶胀度随料液吡啶含量及温度的增加而增大。渗透汽化实验结果表明:n-Si O2填充量为10‰(wt)时总渗透通量最大,填充量为5‰(wt)时分离因子最大。总渗透通量和分离因子都随料液吡啶浓度增大而增加;渗透汽化操作温度升高,总渗透通量增大,而分离因子减小。当填充量为5‰(wt)、温度为30℃、以及料液吡啶含量为5000?g?g?1时,Pn5膜的总渗透通量为5.05 kg?m?2?h?1,分离因子为3.39。研究结果表明,Si O2-PEBAX/PAN复合膜对吡啶有较好的富集作用。     

改性PVA/PAN共混膜渗透汽化分离异丙醇-水溶液的研究

对自制改性聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯腈(PAN)共混膜渗透汽化分离异丙醇-水溶液体系的性能进行了研究。分别考察了操作温度、下游表压以及异丙醇浓度对PVA/PAN共混膜渗透蒸发分离性能影响。结果表明,随着操作温度及异丙醇浓度的增大和下游压力的减小,膜的渗透通量增加,分离因子减小。在操作温度298 K、下游表压4k Pa的条件下,采用膜厚为42μm的PVA/PAN共混膜对90%(质量分数)的异丙醇-水体系进行渗透汽化分离,其渗透通量和分离因子分别达到1 940 g·m-2·h-1和22.2。     

利用膜分离技术回收正丁醇/水混合液的工艺研究

研究了聚乙烯醇（PVA）／聚丙烯腈（PAN）、海藻酸钠（SA）／PAN复合膜及海藻酸钠／醋酸纤维素（CA）共混膜等五种膜的渗透汽化特性,发现它们对正丁醇／水的混合液均表现为水优先透过,其渗透通量与选择分离系数都很高。并初步确定了正丁醇／水混合液渗透汽化分离的工业生产操作条件。     

聚乙烯醇复合膜及其在水处理中的应用研究进展

PVA具有良好的亲水性、耐污染性、热稳定性和化学稳定性等,已成为被广泛应用的亲水性膜材料之一,尤其是作为复合分离膜的活性分离层材料。对PVA复合膜的制备方法和各种PVA复合膜(超滤膜、纳滤膜、反渗透膜和渗透汽化膜)在水处理中的应用作了详细综述,以期为高性能PVA复合膜的制备及其在水处理中应用提供一定的理论指导。     

聚乙烯醇膜的研制及乙醇水溶液的渗透蒸发（PV）分离

选择以聚乙烯醇(PVA)作膜材料,制成具有一定通量及分离效果的聚乙烯醇均质膜及聚乙烯醇/聚砜复合膜。讨论了膜的抗水性及抗化学腐蚀性。用透射电镜及扫描电镜进行了结构测定,并研究了这两种膜在分离95%(重量浓度)乙醇水溶液时的性能以及温度、交联度对膜性能的影响。实验发现聚乙烯醇均质膜具有较高的分离系数;聚乙烯醇/聚砜复合膜在基本维持均质膜分离性能的前提下,通量有较大提高。还发现经Cr~(3 )的饱和溶液处理后再进一步交联的膜,交联度及稳定性都有提高,分离系数略有下降。     

聚异丁烯/聚丙烯腈复合纳滤膜的研究

制备了一种PIB/PAN复合膜,对该膜在乙醇溶液体系中的性能做了一定的基础研究工作,并采用FTIR、SEM、AFM和接触角对膜进行表征。结果显示PIB均匀地涂覆在PAN支撑膜上,形成一层无孔的致密层;随着涂覆的PIB浓度的增加,膜表面的平均粗糙度呈现先增大后减少的趋势,复合膜的亲水性和亲油性都变差;复合膜对纯水没有通量,而对乙醇具有一定的渗透通量,在PIB质量分数为0.8%的时候,复合膜对乙醇水溶液具有最佳的分离特性。     

聚乙烯醇膜改性研究进展

为解决聚乙烯醇(PVA)直接成膜后易在水中发生溶胀甚至溶解的问题,叙述了通过溶液共混、化学交联等对PVA膜的力学性能、抗水性能进行改性,引入纳米粒子、对底膜进行亲水性预处理以提高复合膜的水通量,以及利用PVA分子链上的羟基进行交联反应以提高复合膜的截留性能的方法。认为选用阴离子表面活性剂可在水中发生解离形成阴离子基团,有效增大基膜表面的亲水性,有助于PVA均匀牢固地附着在基膜上。通过降低功能层的厚度进而减少水通过的阻力,以获得更大的水通量;利用超支化聚酯高度支化的三维结构,与PVA铸膜液共混以提高PVA复合膜分离性能,是非常有潜力的发展方向。