聚哌嗪酰胺复合纳滤膜研制

以聚砜为支撑底膜,以哌嗪和均苯三甲酰氯为单体,经界面聚合反应制备聚哌嗪酰胺复合纳滤膜,详细研究了聚哌嗪酰胺复合纳滤膜的成膜规律和分离性能,研究结果表明,以聚砜为支撑底膜,采用界面聚合法,选择合适的成膜工艺（支撑底膜孔径、水相和有机相组成,热处理温度等）,可制备分离性能优越的聚哌嗪酰胺复合纳滤膜。     

工艺条件对复合膜性能影响研究

以聚砜中空纤维超滤膜为基膜,哌嗪(PIP)为水相反应单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相反应单体,通过界面聚合法制备聚酰胺复合纳滤膜.研究了水相单体浓度、有机相单体浓度、热处理温度和时间等条件对复合膜分离性能的影响;并初步探讨了操作压力、料液温度和pH值等操作条件对复合膜分离性能的影响.实验结果表明,在0.7MPa,2...     

DK纳滤膜对高镁锂比卤水的分离性能研究

针对我国大部分盐湖卤水高镁锂比的资源结构特点,锂的提取困难问题,采用纳滤技术研究镁锂分离的效果,实验考察了操作条件的影响,包括操作时间、操作压力、进水温度、溶液pH值和镁锂比对分离的影响.引入镁锂竞争系数,得出镁锂截留率之间的关系.同时也研究了Na+、K+、Ca2+离子对镁锂分离效果的影响.结果表明,Mg/Li比、操作压力和pH值对Mg2+和Li+分离效果有较大的影响.对Mg与Li比小于45的卤水,纳滤膜对镁锂分离显示出较大的可行性.一价离子的引入对镁锂分离产生较为不利的影响.     

用于盐湖卤水镁锂分离的纳滤技术研究进展

作为"推动世界前进的重要元素"的能源金属,锂对国民经济的发展具有重要的战略意义。目前各行业如玻璃、电器和制药等对锂资源的需求量都大幅提高,因此对锂资源的提取和储备至关重要。相比于传统矿石提锂的方法,从盐湖卤水中提锂不需要大量的药剂投入,生产成本大幅降低,因此从盐湖卤水中提取锂资源成为获取锂资源的重要途径。盐湖中镁锂共生存在,镁和锂化学性质相似且它们的离子水合半径差异较小,要实现盐湖高效提锂首先需要解决镁锂分离困难的问题。目前,用于盐湖镁锂分离的方法有很多,但这些工艺存在一些缺陷,如能源消耗大,经济效益低、对环境不友好或不适用于高镁锂比盐湖等。纳滤是一种介于超滤与反渗透之间的压力驱动膜分离技术,纳滤膜因特殊的孔径范围和荷电性质,能有效分离单价、二价及多价离子,在盐湖卤水的镁锂分离领域表现出显著优势。因此,纳滤分离技术成为一种新兴的镁锂分离手段,被国内外研究者视为今后镁锂分离研究的一个重要方向。研究表明,纳滤膜的分离机理主要包括静电排斥和空间位阻效应,溶质在分离过程中除了受到溶质尺寸与孔径的影响,膜表面的电荷性质对溶质的分离起到了极大的作用。目前,用于镁锂分离的多为商业化纳滤膜,一般带有负电。由于镁锂的离子水合半径非常接近,因此在膜分离过程中孔径筛分作用影响较小,膜分离镁锂主要通过静电排斥来实现。近年来的研究结果表明,荷正电纳滤膜在镁锂分离过程中表现出优异的镁锂选择分离性能。由静电排斥效应可知,荷正电纳滤膜在分离镁和锂的过程中,膜对二价阳离子Mg2+的排斥作用明显高于一价阳离子Li+,因此可使一价阳离子Li+更容易透过膜进入渗透液,而二价阳离子Mg2+则被截留。本文从盐湖锂资源的分布和提取的角度出发,对盐湖卤水镁锂分离的多种方法进行了全面的归纳。以纳滤膜的结构特点和作用机理为切入点对纳滤膜的相关特性进行了详细的分析概述,重点评述了纳滤法分离镁锂技术的应用现状及其存在的问题。同时针对我国盐湖卤水中镁和锂的特殊结构和分布状态,展望了应用于盐湖镁锂分离的纳滤技术的发展方向。     

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.     

聚酯基炭分子筛复合膜的制备及气体分离性能研究

以双酚A（BPA）和均苯三甲酰氯（TMC）为单体通过界面聚合的方法在卷式炭膜上合成聚酯,制备了聚酯基炭分子筛复合气体分离膜,考察了界面聚合工艺条件如界面聚合反应时间、有机相及水相单体浓度、热处理时间、不同有机相溶剂及聚合反应次数对复合膜气体分离性能的影响,确定了最佳制备工艺条件.并通过热重（TG）、红外光谱（IR）及扫描电子显微镜（SEM）分析手段对复合膜的热稳定性、分离层的化学结构和表面形貌进行表征与分析.以最佳工艺条件下界面合成制备的聚酯膜经炭化制备了聚酯基复合炭膜,并测试其气体渗透性能,研究表明,在最佳工艺条件下制备的聚合物复合膜,其O₂和N₂的渗透通量分别为6.59×10^-10mol/（m²·s·Pa）和2.92×10^-10mol/（m²·s·Pa）,O₂/N₂的分离系数为2.25;炭化后制备的复合炭膜其O₂和N₂的渗透通量分别增加为3.71×10^-9mol/（m²·s·Pa）和1.19×10^-9mol/（m²·s·Pa）,O₂/N₂的分离系数则提高到3.1 2.     

分离膜中的新成员——纳滤膜及其在制药工业中的应用

介绍了“纳滤膜”名称的由来，该膜的分离机理和性能，简述了纳滤技术在发酵医药产品生产中液体分离方面的几例应用     

原位生长制备ZIF-8/聚酰胺双层复合纳滤膜及其染料分离性能

以2,6-二氨基吡啶、均苯三甲酰氯为水相和油相单体,通过界面聚合法制备吡啶功能化聚酰胺(PA-PY)膜,随后利用酰氯水解羧基和吡啶氮原子与锌离子的配位作用,在膜表面原位生长ZIF-8(类沸石咪唑酯骨架材料-8),制备了ZIF-8/聚酰胺(ZIF-8/PA-PY)双层复合纳滤膜。扫描电镜分析结果表明:原位生长法可在PA-PY分离层生成晶型结构完整、致密的ZIF-8层,且随着原位生长时间的增加,ZIF-8层逐渐增厚。ZIF-8/PA-PY双层复合纳滤膜对负电性染料的截留率较高,原位生长时间为12h时,双层复合纳滤膜对甲基蓝截留率为97.9%,刚果红为99.6%。     

自制热比较仪测量镁锂合金的导热系数

依据稳态热传导原理自制的带有自动测温系统的热比较仪，结构简单、操作方便，适用于室温下合金导热系数的比较和测定。利用该设备对新开发的镁锂合金的导热系数进行了测量，反映了合金含量与导热性能之间的规律，能够满足对新型合金热物理性质及其影响因素的探索研究。     

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主要进行了4个方面的研究,首先系统分析和研究了哌嗪水溶液／均苯三甲酰氯正己烷溶液界面聚合体系特征、界面聚合反应中各影响因素对膜性能的影响等,结果表明:当界面处两相单体(哌嗪和酰氯)分矛摩尔比为某一比值时,通过控制界面聚合时间,可以形成超低压高通量高脱盐的致密功能层,如复合膜(Ⅰ),水相浓度为0．4％,有机相浓度为0．1％,聚合时间1min。改变两相单体浓度可以获得不同通量和脱盐性能的纳滤复合膜,如适当提高有机相浓度至0．5％得复合膜(Ⅱ)。70℃,20min下热处理可以进一步改善复合膜的脱盐性能。分析认为造成平板复合膜(Ⅰ)和中空纤维复合膜(Ⅲ)性能差异的主要原因,除了平板基膜与中空纤维基膜因表面曲率不同可能引起在涂覆时形成的致密功能层结构上的差异之外,由于中空纤维膜受外压时,膜内部承受的应力形式与平板膜不同,同时在径向(膜厚度方向)和环向(膜面内方向)两个方向产生压应力,因此,所发生的形变也较为复杂,可能造成表面复合层的起皱或脱落,引起脱盐率下降。利用衰减全反射一傅立叶变换红外(FTIR-ATR)对不同聚合时间的平板复合膜表面进行了特征吸收定量分析,研究发现,聚酰胺功能层随聚合时间不断增厚,这说明已形成的聚酰胺功能层不能屏障两相而使反应终止,相反由于哌嗪单体的分子量远低于纳滤截留分子量的范围,很易扩散穿过功能层达到两相界面,继续与有机相单体酰氯反应。而随着功能层厚度的增加,分子的扩散阻力增大,一方面使得界面聚合反应趋缓,功能层厚度的增加逐渐减慢,另一方面,单体分子扩散速率的减小会引起界面处两种单体摩尔数的比值失衡,使后期发展的功能层结构不完善,因此,脱盐率随后期功能层的发展变化不大,而使膜通量逐渐下降。其次,研究了非溶剂添加剂对聚砜／DMAc溶液的作用:(1)PVP、PEG、水、LiCl饱和水溶液等都与DMAc有较强的作用,因而对溶液有较大的增粘作用;(2)醇类(甲醇、乙醇)对溶液没有明显的增粘作用,甚至稍有稀释作用;(3)丙酮稀释作用较强,使溶液粘度降低。此外,对含有第一类NSA的PSf／DMAc溶液的流变性研究,均属于切力变稀流体。利用双插入管纺丝组件／共挤出复合纺丝技术,通过调整内外纺丝液组成、挤出比和凝固条件等纺制了不同形态结构的中空纤维基膜,并进行了复合研究,结果表明,具有薄而致密皮层结构的基膜,复合时间短,所得复合膜的脱盐率高、通量大、操作压力低。目前纺制的复合效果较好的聚砜中空纤维基膜通量高于200 L·m-2·h-1,对PEG20000的截留率达99％。第三,利用多种手段对聚哌嗪酰胺／聚砜复合膜的结构与性能进行了研究,特别是针对聚哌嗪酰胺功能层的结构进行了研究。主要发现有两点:一是利用分子模拟技术推断聚哌嗪均苯三甲酰胺分子为准平面网状结构,“网眼”直径约1．5nm;又由于广角X光衍射(WAXD)结果显示聚哌嗪均苯三甲酰胺为无定型结构,因此推断致密功能层是这些“网”无规地层叠而构筑的。当分子层间距小于“网眼”直径时,层间距就决定了功能层的截留性能,当受压层间距减小时,复合膜的脱盐率也因此增大。因此,从理论上讲,聚哌嗪均苯三甲酰胺功能层的最大孔隙应为1.5nm。二是利用XPS技术对超低压高通量高脱盐纳滤平板复合膜进行了分析,发现聚酰胺脱盐功能层在基膜表面上是整体覆盖的,厚度在2- 5nm。最后,将所制的低脱盐纳滤中空纤维复合膜应用于多肽的分离实验,结果表明它能够脱除体系中的柠檬酸和磷酸二氢钠,截留分子量约800的多肽,从而实现盐／多肽混合溶液体系的分离。     

可重复使用型耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜的研制

以芳香二酐和自制的3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二苯甲烷(DMMDA)二胺为单体,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,从分子结构的角度出发,设计合成了聚酰胺酸溶液,经化学亚胺化反应制备了高相对分子质量的可溶性聚酰亚胺材料,进一步通过浸没-沉淀相转化法制备出聚酰亚胺基纳滤膜。通过红外光谱、核磁、热重分析、扫描电镜、原子力显微镜等对合成单体和聚酰亚胺基纳滤膜的结构和性能进行了分析和表征。结果表明,成功地合成了DMMDA二胺单体,以该单体为原料制备的聚酰亚胺基纳滤膜具有较高的分离性能,对酸性红94的截留率高达92%,同时具有良好的耐溶剂性及重复使用性。     

耐氯性能优良的磺化杂萘联苯共聚醚砜复合纳滤膜

以耐高温和耐氧化性能较好的磺化杂萘联苯共聚醚砜(SPPBES)为涂层材料制备了3种复合纳滤.通过考察次氯酸钠浓度、浸泡时间、次氯酸钠溶液pH对复合纳滤膜分离性能的影响,详细研究复合纳滤膜的耐氯性能.实验结果表明,随着次氯酸钠浓度的提高,复合膜的脱盐率逐渐降低;3种复合膜在质量分数300×10-6次氯酸钠溶液浸泡30天,膜性能没有显现变化,表现出良好的耐氯性能;与在次氯酸钠溶液(pH为4、12)浸泡的复合膜相比,在次氯酸钠(pH7)溶液中浸泡的复合膜性能变化较小,SPPBES复合膜在pH为4～12范围内具有很好的耐氯性能.     

植酸对镁锂合金微弧氧化膜的影响

采用微弧氧化技术在镁锂合金表面制备了陶瓷膜,通过扫描电镜、X射线能谱分析、动电位极化曲线等测试技术研究了陶瓷膜的表面和截面形貌、元素组成以及耐蚀性能.采用在基本电解液里添加植酸的方法将其引入陶瓷膜,并讨论植酸质量浓度对成膜过程和陶瓷膜性能的影响.研究结果表明:陶瓷膜厚度随电解液中植酸浓度的增加而变大,膜层表面形貌逐渐改善;膜层中成功地引入了碳、磷元素,随植酸浓度增加,膜层中的碳、磷元素含量增大,镁元素含量降低;植酸的质量浓度为4g/L时所制备的陶瓷膜均匀细致,耐腐蚀性能最好.     

镁锂合金的锰系磷化膜

为提高镁锂合金的耐蚀性,在镁锂合金表面制成了耐蚀性能较好的锰系磷化膜,采用极化曲线、电化学阻抗谱、时间电位曲线等电化学测试方法及SEM、EDS分析方法,研究了镁锂合金锰系磷化主盐浓度、磷化时间、金属离子、磷化助剂对磷化膜耐蚀性的影响,测试了试样在加入不同磷化助剂磷化时表面电极电位随时间的变化,观察了不同时间、温度条件下磷化膜的微观形貌,对比了锰系、锌系磷化膜的微观形貌,分析了膜层的组成.结果表明,随主盐高锰酸钾浓度的增加,膜层耐蚀性增加,适宜的磷化时间为20min,镍离子对磷化的促进作用大于铜离子,柠檬酸钠为较好的磷化助剂,锰系磷化膜较平整光滑,但膜层带有裂纹,随温度的增加裂纹加深,膜层的主要成分为磷酸锰.     

PA/PMIA复合纳滤膜的制备及性能研究

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为膜材料,LiCl和水为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,通过相转化法制备PMIA超滤基膜.以哌嗪(PIP)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体,通过界面聚合法制备PA/PMIA复合纳滤膜.考察了单体浓度对复合纳滤膜渗透分离性能的影响,结果表明,当单体浓度增加时,复合纳滤膜的水通量下降,Na₂SO₄的截留率增大;水相单体PIP质量分数为0.5%,油相单体TMC质量分数为0.07%,反应时间为30 s,后处理温度为70℃,后处理时间为3 min时,所制备的PA/PMIA复合纳滤膜的水通量为508.9 L/(m²·h·MPa),Na₂SO₄截留率为98.24%,酰胺(PA)层厚度为40 nm,接触角为44°;PA/PMIA复合纳滤膜在有机溶剂和酸碱中浸泡30 d后,仍保持稳定的Na₂SO₄截留率.     

镁锂合金碱性条件下腐蚀的EIS分析

为了研究镁锂合金在碱性条件下的腐蚀行为,测试了镁锂合金在不同pH值0.4 mol/L NaCl溶液中的电化学阻抗谱、pH=9和pH=14条件下不同浓度的NaCl溶液中的电化学阻抗谱及在不同体系的碱性NaCl溶液中腐蚀100 h过程中的电化学阻抗谱,并对电化学阻抗谱进行了拟合、分析.结果表明:溶液的Cl-和pH值显著影响着腐蚀速率,当Cl-浓度相同时,溶液的pH值越大电化学反应电阻越小;当pH相同时Cl-浓度越高电化学反应电阻越小,并且随Cl-浓度的增加pH值对腐蚀速率的影响逐渐减弱;镁锂合金在低Cl-浓度高pH值的条件下腐蚀0~100 h的电化学阻抗谱中随腐蚀时间的增加,高频弧和低频弧均扩张,在低Cl-浓度低pH值及高Cl-浓度任意pH值条件下低频弧变化显著,先扩张后收缩,腐蚀100 h时镁锂合金在Cl-浓度较低的溶液中无论pH值如何,其腐蚀速率远远小于在Cl-浓度较高的溶液中的腐蚀速率.     

哌嗪聚酰胺纳滤膜的氯氧化特性及机理

聚酰胺纳滤膜广泛应用于水处理领域,对含氯消毒剂比较稳定,但仍有报道哌嗪聚酰胺纳滤膜与水中的游离氯发生反应.因此,了解哌嗪聚酰胺纳滤膜的氯化机理,对膜的耐久性和耐氯膜的开发具有重要意义.系统研究了商品哌嗪聚酰胺纳滤膜在氯氧化过程中膜性质和性能的变化,分析了酸性和碱性条件下氯化对膜的影响.通过对剥离得到的聚酰胺活性层进行红外光谱表征和X射线光电子能谱分析,探究膜的氯化机理.结果表明：酸性条件下,N-氯化、水解和环氯化是主要的氯破坏降解机制;碱性条件下,N-氯化和氯化促进水解是主要发生的过程.由于酸性条件下主要活性氯物质HClO的氧化能力高于碱性条件下的ClO^-,所以酸性条件下氯氧化导致膜结构被更严重破坏;碱性条件下更有利于膜的水解;在2种氯化条件下,随着总游离氯剂量的增加水渗透系数增大,并且中性有机化合物截留率下降,膜性能呈下降趋势.     

润滑油酮苯脱蜡溶剂回收用聚酰亚胺纳滤膜分离性能的研究

主要研究了聚酰亚胺纳滤膜分离酮苯一润滑油的性能．考察了操作压力、温度、料液流量、料液中润滑油浓度及酮苯比等因素对膜通量和截留率的影响,并考察了长期运行情况下膜的分离性能．结果表明,随压力增大、温度升高和料液流量增大,膜通量也随之增大;料液中润滑油浓度的增加使膜通量减小,料液中酮苯比的增加可增大膜的通量;以上各种情况对膜的截留率影响不大,截留率稳定在95％以上;在40天的运行期内膜的分离性能变化不大,说明此聚酰亚胺膜具有较强的抗污染能力．     

XRD衍射分析评估锂镍镁氧化合物的合成

锂离子电池,又被称作"摇椅电池",具有体积小、质轻的特点;理论容量高达274mAh/g的正极材料LiNiO2极受研究关注,以镁掺杂锂镍氧化物,能有效提高充放电循环稳定性,并于Li+脱嵌时提供支柱作用(pillaring effect),因之少量掺镁可有效改进LiNiO2之电化学性能.本实验以XRD依据I(003)/I(104)峰比值、R-factor(I(006)+I(102))/I(101)峰比值、I(108)与I(110)的峰分裂,探讨在不同煅烧温度、煅烧时间、升温速率、试样压片的压强大小、气氛等变数条件所合成之锂镍镁氧化物LiNi0.95Mg0.05O2.发现以210～280 MPa对试样压片,在氧气气氛下经2℃/min升温速率升温至600℃,预烧9～15h后,再粉碎、压片以5℃/min升温至600℃之后以1℃/min升温至750℃恒温15～20h,可得I(003)/I(104)峰比值1～1.1,R-factor(I(006)+I(102))/(101)峰比值0.67～0.94,并且有(108)与(110)的分裂峰,同时c/a比值4.914～4.925,属于R3m空间群的锂镍镁氧化合物.