凝固条件对PVDF/PVA共混中空纤维膜结构及性能的影响

采用干湿法纺丝工艺制备聚偏氟乙烯(PVDF)/聚乙烯醇(PVA)共混中空纤维膜,讨论凝固条件对膜结构及性能的影响,旨在选择适当的凝固条件,制备性能较优的PVDF/PVA共混中空纤维膜。结果表明,凝固浴为液氮时,孔结构非常致密;凝固浴为水时,随凝固浴温度升高,外皮层界面孔数量较少但尺寸增大,且由裂缝状转变为圆孔状,靠近外层的指状孔延长,孔结构变疏松;凝固浴温度升高,水通量增大,卵清蛋白截留率降低;较高的凝固浴温度有利于PVDF结晶和拉伸强度的提高。     

熔纺PU/PVDF共混中空纤维膜研究

以聚氨酯(PU)与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,经熔体纺丝及后拉伸得到具有聚合物界面微孔的中空纤维膜。分析PU/PVDF的混溶性,讨论膜孔结构的形成,并对其形貌进行观察。结果表明,随PU/PVDF混溶性的改善,共混物可纺性提高,成孔性则有所下降;拉伸使膜界面微孔张开,随拉伸倍数的增加膜通量先增加再略有下降后迅速增加,共混物晶区的规整性也有所提高;所得膜为对称结构,且高倍拉伸后膜表面形成大量界面微孔。     

PMD/PVDF共混两亲中空纤维膜的制备及其性能

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为疏水单体,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)为功能性亲水单体,制备出两亲性聚合物P(MMA-DMAEMA)(PMD),然后以PMD聚合物为添加剂,制备出PMD/PVDF共混两亲中空纤维超滤膜。通过凝胶渗透色谱、核磁共振和红外光谱表征两亲性聚合物PMD的分子质量及化学结构与组成,测试PMD/PVDF中空纤维超滤膜的接触角、水通量、泡点、力学性能以及抗污染性能,SEM观察膜的结构形貌。结果表明:与原膜相比,超滤膜的接触角由98.7°下降到85.3°,水通量增加246.08 L/(m2·h),泡点降低0.09 MPa,相对渗透率增加0.12,抗污染性能提高。在力学性能方面,膜的刚性提高,韧性略有下降。最大孔径增大,指状孔结构更加精细、均匀。     

热塑性聚氨酯中空纤维膜性能测试与分析

将热塑性聚氨酯/聚乙二醇(TPU/PEG)熔融共混纺丝制得中空纤维膜,并对中空纤维膜的微孔结构及其压力响应性能进行测试与分析。研究结果表明:中空纤维膜壁上存在大量的微孔,其横截面微孔为均质结构,表面孔的孔隙率高,孔径较大;且中空纤维膜的孔径随压力变化而扩张或回缩,导致中空纤维膜的水通量具备压力响应性。     

共混PVDF/PAN纳米纤维隔膜材料制备与研究

为了提高隔膜材料的孔隙率,优异热稳定性等,以热学性能良好的聚丙烯腈(PAN)和机械性能良好的聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,制备出3D空间结构的PVDF/PAN共混纳米纤维膜材料。为了得到融合性较好的两种聚合物共混纺丝,研究了不同共混比例(3∶7,5∶5,7∶3)的PVDF/PAN纳米纤维膜的结构形貌和性能。结果表明:制得的共混纳米纤维膜孔隙率达到68.9%~72.0%;其次随着PVDF比例的增加,力学性能有所提高,纵向应力可达11.81 MPa,并且在130℃时能保持良好的稳定性,这对未来生产更安全、稳定且高效的隔膜具有重要意义。     

PU/PVDF防水透气共混膜的制备及性能研究

采用静电纺丝法制备聚氨酯/聚偏氟乙烯(PU/PVDF)共混纳米纤维膜,研究PU、PVDF质量分数、溶剂体积配比、溶质质量比对纳米纤维形貌、直径及膜性能的影响,探索共混纤维膜较优制备工艺。结果表明:共混纳米纤维膜较优制备工艺为静电纺丝电压14 kV、接收距离10 cm、纺丝液质量分数12%、溶剂体积配比N,N-二甲基甲酰胺/丙酮为4/6、溶质质量比PU/PVDF为7/3,此条件下可获得具有较优防水透气性能和力学性能的共混膜。     

PVDF纳米纤维材料的制备及抑菌性能

聚偏氟乙烯（PVDF）具有优良的机械性能、热稳定性和稳定的化学性能，被广泛用于膜分离领域，但其表面的高疏水性使其在使用时容易被细菌和蛋白质等污染，从而降低使用寿命。采用纤维共混改性[二氧化钛（TiO2）与PVDF共混静电纺丝]和Au/Ag-TiO2涂层整理两种改性方法制得PVDF纳米纤维膜。经过改性后，PVDF纳米纤维膜的力学性能和热稳定性能相较于改性前无明显变化，但抗菌性能显著提高，尤其是经过涂层处理的纳米纤维膜，抑菌率高达95%以上。     

低温等离子体预处理针织管增强PVDF中空纤维膜性能分析

为解决增强型PVDF中空纤维膜的界面黏结问题,以PET针织管为增强体,PVDF为铸膜液,采用低温等离子体对针织管表面进行预处理,并利用浸没-沉淀相转化法制备增强型中空纤维膜。通过测试增强膜的纯水通量、孔隙率、平均孔径及力学性能等,研究了不同等离子体处理时间对增强膜性能的影响。结果表明:等离子体处理对增强膜的纯水通量、孔隙率及平均孔径影响较小,但对改善增强膜界面结合强度效果明显。与未改性前相比,当处理时间为15 min时,增强膜的拉伸强度提升了22.6%,爆破强度提升了40%,超声振荡前后膜纯水通量的变化量减小了71.2%,这时膜的力学性能最佳,综合性能最优。     

针织物复合中空超滤膜的制备与研究

采用狭缝涂覆的方法在管状针织物表面涂覆聚偏氟乙烯铸膜液,制备出针织物增强PVDF复合膜,并讨论了该复合膜的水通量以及力学性能。结果表明：针织物增强PVDF复合膜渗透性能良好,水通量稳定在290 L/m2.h;具有针织物增强体的PVDF膜力学性能显著增加,说明通过复合管状针织物可使PVDF膜的力学性能得到改善,有助于PVDF膜的推广应用。     

聚偏氟乙烯光致热纳米纤维膜的制备及其性能

为解决减压膜蒸馏过程中温度极化现象造成膜渗透通量下降的问题,以聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜聚合物,引入具有红外致热效应的功能性纳米掺锑二氧化锡(ATO),采用静电纺丝技术制备了PVDF/ATO纳米纤维膜,并对其进行热压处理优化纤维结构和孔径,然后探讨ATO质量分数、热压温度对纤维膜结构和性能的影响,并测试了红外辐照下纤维膜的致热效果和膜蒸馏性能。结果表明:PVDF/ATO纳米纤维膜经170 ℃热压处理后,具有更优异的综合性能;当ATO质量分数为3%时,PVDF/ATO纳米纤维膜经120 s红外辐照后,表面温度升高了40 ℃以上,其膜蒸馏渗透通量相对于原膜从12 L/(m ²·h)提高到22 L/(m ²·h),并且在5 h运行时间内,截盐率保持在99%以上。     

高强度聚氯乙烯中空纤维膜的制备及其性能

针对溶液相转化法制备的聚氯乙烯(PVC)膜存在强度及通透性能难以同步提高的问题,以MT-I型复合粉为成孔剂,邻苯二甲酸二辛酯为稀释剂,采用螺杆挤出法制备了PVC中空纤维膜,研究了拉伸和萃取过程对纤维膜形貌及结构的影响,并通过水通量、碳素墨水截留率及拉伸强力测试分析了纤维膜的分离性能和力学性能。结果表明:随着拉伸倍数的增加,PVC中空纤维膜的断裂强度增大,断裂伸长率减小;经乙醇萃取后纤维膜表面出现了更多微孔,纤维膜的通透性能提高;当拉伸倍数为3时,纤维膜具有较高通透性和较好的力学性能,水通量为798 L/(m²·h),拉伸断裂强度为17.7 MPa,断裂伸长率为70.67%。     

增强型中空纤维多孔膜研究进展

介绍了提高中空纤维膜力学性能的方法,即通过增强体增强法制备兼具增强体力学性能优异和分离层分离精度高特点于一体的增强型中空纤维膜,解决传统单质中空纤维力学性能与分离性能 不能兼顾的矛盾。分析了增强型中空纤维膜的及其制备方法,包括连续纤维增强型中空纤维膜、编织管增强型中空纤维膜和多孔基膜增强型中空纤维膜,阐述了3种增强型中空纤维膜的制备技术路线和致孔机制,回顾了其研究进展,并展望了增强型中空纤维膜的发展及应用前景。     

编织管增强PVDF中空纤维膜界面处理及性能研究

为解决污水处理过程中PVDF中空纤维膜易剥离和分层问题,以两种涤纶编织管作为中空纤维膜的增强体,分别使用硅烷偶联剂KH570和丙烯酸酯黏合剂对编织管外表面进行预处理,以增强编织管与PVDF铸膜液的结合性能。通过测试编织管增强PVDF复合膜的水通量、孔隙率及爆破强度,分析复合膜表面及截面微观形貌,对比两种改性剂用量对两种编织管增强复合膜性能的影响。结果表明:随着改性剂用量增加,经硅烷偶联剂KH570及丙烯酸酯粘合剂处理后的复合膜与未处理的复合膜相比较,水通量略有下降;孔隙率呈逐渐减小的趋势;拉伸强度及爆破强度均有较大幅度的提高;综合比较,两种整理剂用量达到3 g/5 m时,增强复合膜各项性能最优,其中线密度为42.79 tex的2#编织管增强复合膜性能好于线密度为27.78 tex的1#编织管增强复合膜。     

Interface treatment and performance study on fiber tube reinforced polyvinylidene fluoride hollow fiber membranes

Abstract

The fiber tube reinforced hollow fiber membranes are widely used in membrane bioreactor (MBR) due to their excellent mechanical and filtered properties. However, the poor adhesive power between fiber tubes and membranes restricted their service life in practice applications. Herein, we supply a facile and feasible surface coating modification methods for optimizing the interfacial bonding ability. The outer surfaces of the braided and knitted tubes were modified with silane coupling agent KH570 and acrylate adhesive before the fiber tube reinforced hollow fiber membranes were fabricated. The effects of different modifiers dosages on the morphology, tensile strength, bursting strength, pure water flux, porosity and mean pore size of the braided and knitted tubes reinforced hollow fiber membranes were evaluated respectively. Moreover, the effects of different modifiers on the fabric tubes with different structure were analysed. The results showed that the optimum dosage of the two modifiers was 3?g/5m. It is revealed that the minute quantities of modifiers applied to the tubes could improve not only the interfacial combination of the reinforced membrane, but also their strength and penetration performance.     

纤维管增强型PVDF中空纤维膜研究进展

纤维管增强型PVDF中空纤维膜由于使用寿命长、力学性能优而被广泛应用于污水处理领域。对其主要使用原料、制备方法及最新研究进展进行总结。结果表明,目前关于纤维管增强型PVDF中空纤维膜的研发已逐渐成熟,但仍需提高铸膜液与纤维管之间的结合力,同时保证力学性能不会受损;另外,需进一步改进喷丝头,使其适应更多型号的纤维膜的生产。     

热致相变分离法制备PVDF微孔膜及其性能研究

本以邻苯二甲酸二甲酯（DMP）为稀释剂,聚偏氟乙烯（PVDF）为原料,通过热致相变分离法,制备了PVDF微孔膜。采用扫描电镜（SEM）、差示扫描量热法（DSC）、拉伸压缩材料试验机等手段对PVDF微孔膜的性能及热力学特征进行了表征。结果表明：DMP作为稀释剂时与PVDF有很好的相容性;铸膜液中DMP质量分数由50%增加到80%时,PVDF微孔膜的纯水通量和孔隙率分别由65 L/(m2?h)和34%增加到230 L/(m2?h)和77%,分别增加了135%和254%;而随着铸膜液中DMP含量的上升,PVDF微孔膜的断裂伸长率以及断裂强度都是逐渐下降的;此外,用有机非溶剂处理微孔膜后,膜通量可以提高3~4倍;同时,热力学研究表明当DMP含量不断上升时,PVDF结晶颗粒变得越来越模糊,而且球晶之间的空洞变大,球晶间的结合则更为稀疏,球晶尺寸也呈现出了变小的趋势。     

Novel method for treatment of hollow fiber membranes using hypochlorite

A novel hypochlorite treatment method that enhances hydraulic permeability of hollow fiber membranes used in ultra-filtration was successfully devised and tested. Dope containing polysulfone/poly vinyl pyrrolidon (PVP-K90)/N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in mass ratio of 15:5:80, respectively, were used to produce hollow fibers via dry-jet wet spinning process. NMP in 1:1 ratio and distilled water were used as bore fluid. Hollow fiber membrane samples were post-treated using the novel, 95°C water and traditional hypochlorite treatments. State of membranes before and after post-treatment were morphologically compared using SEM microphotographs of fiber cross-section in conjuncton with image proceesing techniques. It was observed that in general both the novel and the traditional methods results in elimination of PVP swelling alone with alteration of pore size and pore distribution. This was confirmed by an increase in water flux of the hollow fibers that were subjected to these two post-treatment methods. Atomic force microscopy analysis vividly pointed to an intense increase in the roughness of the inner and outer surfaces of the membranes. This was attributed to the effect of post-treatment methods. It was found that in general post-treatments involving hypochlorite, increases the surface roughness of the membranes. However, increase in rate of the roughness of inner surface of traditionally hypochlorite treated hollow fiber membrane was found to be much higher than those subjected to the novel treatment method. It was established that the developed novel hypochlorite treatment method can be successfully used for production of high permeable hollow fiber membranes which have vast potential in therapeutic applications.     

编织管增强型聚乳酸中空纤维膜结构及其性能

为制备兼具高强度、高分离精度的聚乳酸(PLA)中空纤维膜,采用同心圆复合纺丝技术,分别制备了PLA同质编织管与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)异质编织管增强型PLA中空纤维膜。考察聚乙二醇(PEG)相对分子质量对PLA增强膜结构和性能的影响,并通过物理反冲洗、超声水浴振荡实验研究了同质、异质编织管表面分离层与增强体界面结合性能。结果表明:随PEG相对分子质量的增大,纤维膜的表面孔径逐渐减小,渗透通量先增大后减小,牛血清蛋白截留率先增大后保持稳定,添加PEG相对分子质量为10 000的增强膜的渗透通量最大且分离效果最佳;增强膜与同质编织管的界面结合性能明显优于异质的。