聚偏氟乙烯中空纤维医用膜的研制

利用非溶剂相转化法,制备不同聚偏氟乙烯(PVDF)改性膜.研究PVDF与聚乙二醇(PEG)-400固含量对膜性能的影响,并将PVDF改性膜与市售血液透析膜F60S的性能进行了对比分析.结果表明,随着PVDF固含量的增加,膜分离孔径和纯水通量逐渐减小,BSA截留率和机械性能提高;随着PEG-400固含量的增加,膜分离孔径先减小后增大,BSA截留率先增加后减小,纯水通量逐渐提高,机械性能下降.PVDF/PEG膜分离孔径与纯水通量比F60S膜略低,BSA截留率、机械性能、血液相容性与F60S膜相比均具优势.     

磷酸中铝阳极氧化及扩孔对膜层的影响

为进一步了解磷酸扩孔对铝阳极氧化铝膜的影响,将铝在磷酸介质中恒压阳极氧化,把氧化后的铝片放入5%的磷酸溶液中扩孔5～8 min,通过扫描电镜(SEM)观测了阳极氧化膜的形貌和结构特征,结果表明:氧化膜上的微孔分布均匀,孔径大小基本相同,平均孔径约为150 nm,孔密度约为2.5×109 个/cm2,柱状孔之间相互平行.氧化膜经酸液扩孔,可使其孔形由不规则圆形变成规则圆形,随着扩孔时间的延长,阳极氧化膜的孔径呈近似线性增大,但达一定时间后,孔形不再为规则圆形,而且伴有连孔现象出现.因此本试验条件下,扩孔时间以6～7 min为宜.     

纳米氧化铝有序多孔膜制备工艺研究

为了获得大面积有序孔排列以及不同孔径的氧化铝膜,采用二次阳极氧化法可制备大面积有序铝阳极氧化多孔(AAO)膜,着重研究氧化电压、氧化时间、电解液浓度以及扩孔时间对AAO膜孔径大小、膜层厚度和形貌结构的影响,用X射线粉末衍射(XRD)仪进行物相分析,利用扫描电子显微镜(SEM)表征多孔膜的形貌.结果表明,在700 ℃以下条件下AAO膜以无定形态存在,经800 ℃退火后无定形氧化铝转化为γ-Al2O3,多孔膜随电压和电解液浓度增加而增大,经H3PO4溶液扩孔后可获得较大孔径模板,扩孔时间与孔径变化呈近似线性关系.为满足应用需求的AAO膜的制备提供了依据.     

超声波辅助扩孔对氧化铝模板结构的影响

在0.3mol/dm3的草酸溶液中,采用二次阳极氧化法制备多孔氧化铝模板,研究了阳极氧化后的扩孔处理对多孔膜形貌和结构的影响.SEM和FE-SEM结果表明,经20min超声波扩孔处理后,多孔氧化铝模板纳米孔的结构更加趋于规则,表观孔径从30nm增大到70nm,其扩孔效果较常规扩孔方法更为明显.超声波扩孔时间增加到40min后,多孔膜孔径扩大至100nm,但某些区域的纳米孔壁已被部分溶解.在一定的电压范围内,随着电压增加,经超声波扩孔后的多孔氧化铝膜孔径增大,有序度有较大提高.     

非溶剂添加剂对杂萘联苯聚醚砜超滤膜结构和性能的影响

以杂萘联苯聚醚砜(PPES)为膜材料,N-甲基吡咯烷酮为溶剂,丙酸(PAc)、乙醚(EE)和丙醇(PAL)为非溶剂添加荆,采用相转化法制备了PPES超滤膜.结果表明:在0.1MPa的操作压力下,以EE为添加剂时,随着邻近比α值的增加,膜的纯水通量减小,对PEG10000截留率基本保持在99%;以PAL为添加剂时,随着邻近比α值的增加,膜的纯水通量呈现先增大后减小的趋势;以PAc为添加荆时,随着邻近比α值的增加,膜的水通量增加,截留率略有降低,膜的断面结构由指状孔结构向海绵状孔结构转变.     

铝阳极氧化膜的扩孔处理

铝多孔质阳极氧化膜是制备自润滑阳极氧化铝的基础，其技术关键之一是在不破坏氧化膜结构与性能的前提下，尽可能扩大微细孔的孔径。本文用透射电镜（ＴＥＭ）、显微硬度仪、ＳＲＶ摩擦实验机等设备，系统考察了草酸溶液中生成铝阳极氧化膜的微观多孔质结构以及经扩孔处理后该氧化膜多孔质结构的变化和对氧化膜机械性牟的影响，重点探讨了扩孔处理对氧化膜表面硬度和耐磨性的影响，并由此确定了最佳扩孔时间及最佳孔径，为制备纳米量     

不同分子量聚丙烯腈共混膜的制备与表征

将普通分子量聚丙烯腈(C-PAN,Mw=18 000)与超高分子量聚丙烯腈(UHMW-PAN,Mw=1 780 000)共混,采用干-湿相转化法制备不对称共混膜.考察了聚合物浓度、共混比、凝胶浴温度、刮膜厚度、添加剂浓度等对膜结构及性能的影响.采用扫描电镜、纯水通量和BSA截留率等测试手段对所制备膜的结构及性能进行表征.结果表明:共混比及成膜过程对共混膜的结构及性能有重要影响.当铸膜液浓度为12%,C-PAN/UHMW-PAN共混比为2∶3,凝胶浴温度为40℃,刮膜厚度为100μm时,共混膜的纯水通量为580L/(m~2·h),BSA截留率为99.99%.随添加剂浓度增加,交联膜大孔结构减少,海绵状孔结构增加,导致其纯水通量降低,BSA截留率增加,膜的结构可以通过上述因素进行结构调控.     

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.     

基于水溶性稀释剂复合相分离法制备聚乳酸分离膜的研究

以可降解聚乳酸为膜材料,采用水溶性稀释剂二甲基亚砜(DMSO),实现了复合相分离法制备结构可调控的聚乳酸分离膜.重点考察了铸膜液温度和凝固浴温度对其结构及渗透性能的影响.结果表明,当凝固浴温度接近浊点温度时,相分离过程中主要以NIPs过程为主,形成了指状孔和大空腔结构,聚乳酸分离膜的纯水通量较小;牛血清蛋白的截留率较高.当凝固浴温度低于浊点温度时,体系发生TIPs和NIPs复合相分离过程,制备的聚乳酸分离膜具有双连续和指状孔结构,聚乳酸分离膜纯水通量较大,牛血清蛋白的截留率略有降低,但都在66%以上.当铸膜液温度接近浊点温度时,体系发生TIPs和NIPs复合相分离过程,制备的聚乳酸膜具有多孔的表面膜结构,表面膜孔与支撑层之间的连通性较高;随着铸膜液温度的增加,膜表面孔径减小,聚乳酸分离膜纯水通量降低,由610L/(m2·h)降低至27.6L/(m2·h);牛血清蛋白截留率增加,由61%提高至84%.     

PVA对氧化铝支撑体性能的影响

研究了有机物PVA作为粘接剂的同时,也作为开孔剂使用,对于多孔氧化铝支撑体性能的影响.研究结果表明以PVA作开孔剂可以极大地提高氧化铝支撑体的纯水通量,对氧化铝支撑体的各种性能进行分析发现,PVA作开孔剂时其加入方式和加入量对氧化铝支撑体的平均孔径及孔径分布、孔隙率、抗弯强度等性能都有影响.实验制得了纯水通量较大、平均孔径为5μm、孔隙率为47.3%、抗弯强度为21.05 MPa的氧化铝支撑体.     

亲水性高分子-陶瓷复合膜的制备与表征

采用均质的氧化铝支撑体和不同表面层孔径的非对称氧化铝支撑体直接接枝聚丙烯酸(PAA)制备亲水性PAA-Al2O3复合膜。对所制备出复合膜的红外光谱(IR)分析、光电子能谱(XPS)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析和表面的水接触角分析表明,成功地制备出了PAA-Al2O3复合膜。在相同实验条件下对所制备的复合膜进行纯水和纯乙醇的通量实验以及质量分数95%乙醇的脱水分离试验表明,最适合用于制备PAA-Al2O3复合膜的陶瓷膜支撑体是孔径为2～3μm的均质氧化铝支撑体,用其制备的复合膜的分离因子为139.33,通量为0.61kg/(m2.h),可以达到分离效率高、通量较大的效果.     

硼掺杂的γ-A12O3催化膜的制备及其热稳定性的研究

在勃姆石AlOOH溶胶中引入一定量的H2BO3溶液,经不同温度的热处理,制成不同硼掺杂含量的无支撑的γ-A12O3催化膜。用XRD、BET分别对膜的晶相和膜的微孔结构,包括比表面积、孔径和孔容进行了研究,结果发现：随着硼含量的增加,在低温下,膜的比表面积和孔容都不断增加,而对孔径的影响不大;经1200℃处理后,未掺杂硼的膜的比表面积,孔径和孔容分别为5.4m2/g,49nm和0.063cm3/g,而经掺杂16％摩尔硼的膜的比表面积,孔径和孔容分别为35m2/g,13nm和0.225cm3/g,这说明硼的掺杂对γ-A12O3膜的热稳定性有很好的改善作用。     

乳状液制备新工艺——膜乳化过程实验研究

用膜乳化系统制备了Ｏ／Ｗ型乳状液,考察了乳化时间、平均膜孔径、壁面剪应力、膜两侧压差和乳化剂等因素对乳化效果的影响．实验显示,分散相液滴平均直径不随乳化时间而变化;在此条件下,该直径约是膜平均孔径的５～１２倍．随着连续相一侧壁面剪应力的增大液滴平均直径减小,但当壁面剪应力大到一定值后,减小的幅度变得很小．增大膜平均孔径和膜两侧压差都将增加分散相透过膜的通量．此外,乳化剂分子的吸附速度越快,分散相液滴平均直径越小．     

多孔氧化铝模板的制备研究

以草酸为电解液,采用二次阳极氧化法制备多孔有序氧化铝模板,研究了氧化电压、电解液浓度、去一次氧化膜时间和二次阳极氧化时间对多孔氧化铝膜结构的影响。结果表明,退火后在60V电压、0.6mol/L的草酸溶液中、去一次阳极氧化膜5h、二次阳极氧化15h制备的膜结构孔洞均匀有序、孔径达80nm、孔密度达8.2×109个/cm2。     

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.     

Synthesis and microstructure of boron-doped alumina membranes prepared by the sol–gel method

Pure and boron-doped γ-Al₂O₃ membranes have been synthesized by the sol–gel method. The thermal stability of the unsupported alumina membrane was studied by determining the pore structure (including average pore size, pore volume and BET surface area). The average pore size of the pure alumina membrane increased sharply after sintering at temperatures higher than 1000°C. Addition of 16% boron can considerably stabilize the pore structure of the unsupported alumina membrane. The pore diameter for the B-doped membrane was stabilized within 13 nm after sintering at 1200°C for 5 h. The substantial increase in the pore size for the pure alumina membrane at the sintering temperature of 1000–1200°C was accompanied by the phase transformation from γ-Al₂O₃ to -Al₂O₃. The addition of boron can raise the temperature of this phase transformation significantly and, thus, improves the thermal stability of the membranes.     

凝固浴组成对PVDF-g-PACMO共聚物膜结构与抗污染性能的影响

采用亲水、无毒、生物相容性好、对蛋白质吸附有排斥作用的丙烯酰吗啉(ACMO)对聚偏氟乙烯(PVDF)本体进行亲水改性,研究了凝固浴中不同乙醇含量(乙醇:去离子水的质量比分别为0∶100,15∶85,30∶70,45∶55)对PVDFg-PACMO共聚物膜抗污染性能的影响。结果表明,随着凝固浴中乙醇含量的增加,膜断面孔结构向海绵状转变,膜平均孔径和孔隙率增大,纯水通量增加,牛血清蛋白(BSA)截留率降低,膜表面亲水性增加,抗污染性能提高。当凝固浴中乙醇质量分数为45%时,膜表面BSA的吸附量由115.4μg/cm2降至20.6μg/cm2,通量恢复率高达97.6%,总污染指数低至0.148。因此,通过改变凝固浴中乙醇的含量,能使PVDF-g-PACMO膜表面亲水性明显提高,制得了具有良好抗蛋白质污染能力的改性PVDF膜。     

阳极氧化法制备有序纳米多孔氧化铝膜的研究

利用电化学阳极氧化的方法,在草酸溶液中,精确控制反应条件,在高纯铝片表面有序生长了纳米多孔氧化铝膜。试验中,分别采用一次阳极氧化和二次阳极氧化方法制备氧化铝膜。利用H3PO4溶液浸泡法对氧化铝膜进行扩孔处理。通过扫描电子显微镜对样品进行表征分析。结果发现,二次阳极氧化制备的氧化铝膜的孔洞分布较一次氧化的更为规则有序,并且孔径大小均匀一致。扫描电镜观察显示,氧化铝膜的扩孔过程可以去掉阻碍层,并调节孔径大小,溶去二次氧化后黏附在氧化层表面的一些杂质,从而使氧化铝模板更为规则有序,孔径均一。这种经过二次阳极氧化和扩孔处理得到多孔阳极氧化铝模板的方法简单,成本较低,可以为后续的纳米材料合成提供高质量的合成模板。     

超声辅助溶胶-凝胶法制备中空纤维TiO2超滤膜

TiO₂膜具有亲水性强和热化学稳定性好等优点而用于超滤分离, 但是TiO₂膜以管式膜为主, 渗透通量低且制备周期长。为了提高TiO₂膜的渗透通量, 并缩短膜的制备周期, 本工作以钛酸四丁酯为前驱体, 采用超声辅助溶胶-凝胶法制备高通量的中空纤维负载型TiO₂超滤膜。系统考察了硝酸与钛酸四丁酯的摩尔比(酸钛比)、超声时间和煅烧温度对TiO₂溶胶粒径及膜截留性能的影响。结果表明：当酸钛比为0.25时, 溶胶的平均粒径为3252 nm, 采用超声处理30 s后, 平均粒径减小至1817 nm。采用超声后的溶胶循环涂膜并在350 ℃煅烧两次后可得到完整无缺陷的中空纤维TiO₂超滤膜, 膜层平均厚度为1 μm, 膜的纯水渗透通量为145 L·m^-2·h^-1·bar^-1(1 bar=0.1 MPa), 葡聚糖截留分子量为2586 Da, 对应的平均孔径为2.5 nm。