聚醚砜/类水滑石杂化超滤膜的制备及性能研究

有机无机杂化膜兼具有机膜、无机膜的优势,是水处理膜的研究热点之一。用氧化镁脱硫废渣制备类水滑石(HTLcs),并将其与聚醚砜(PES)共混,采用相转换法制备有机无机杂化超滤膜PES/HTLcs,考察了HTLcs对PES杂化膜结构及性能的影响。结果表明:HTLcs改善了膜的亲水性能,当HTLcs添加量为0.5%时,杂化膜具有最佳的纯水通量231.93 L/(m~2·h);杂化膜对牛血清蛋白(BSA)的截留率为85%,对聚乙二醇(PEG10K)的截留率在90%以上,均高于纯PES膜,且杂化膜具有更好、更稳定的抗污性能。     

聚醋酸乙烯酯对聚偏氟乙烯膜结构及性能的影响

采用浸没沉淀相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜,研究了亲水性添加剂聚醋酸乙烯酯(PVAc)的含量对膜的结构及亲水性、水通量、截留率、抗污染性等性能的影响。结果表明,添加剂PVAc可以明显改善膜的亲水性、抗污染性,纯水通量也得到明显提高,但PVAc含量较高时,膜的纯水通量下降。当PVAc含量为2%时,膜的综合性能最好,纯水通量达到238 L/(m~2·h),对BSA的截留率为93.2%,纯水通量恢复率达90.3%。     

PEG/GO/TiO2纳米复合材料改性PVDF膜的制备及其抗污性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污性能,以聚乙二醇2000接枝的GO/TiO₂(PEG/GO/TiO₂)纳米复合材料为添加剂,通过非溶剂诱导沉淀相分离法制备了一系列PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜。采用FTIR、SEM和接触角测试仪对其结构和形貌进行了表征,采用超滤法评价其纯水通量和抗污性能。结果表明,当PEG/GO/TiO₂纳米复合材料质量分数为0.60%时,制备的PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜(记为0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF)表现出最佳的亲水性和抗污性能,其接触角比PVDF膜下降8.2°,总孔隙率增加13.40%,PEG/GO/TiO₂纳米复合材料在PVDF膜中分散较均匀。在0.08 MPa的工作压力下,0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF的纯水通量高达282.44 L/(m²·h),对腐植酸溶液的过滤通量为131.96 L/(m^2...     

离子液体接枝型纳米二氧化硅对聚偏氟乙烯膜的亲水化改性研究

采用溶液接枝法合成了离子液体接枝型纳米二氧化硅(IL-Si O2),并利用浸没沉淀相转化法制备了聚偏氟乙烯/离子液体接枝型纳米二氧化硅(PVDF/IL-Si O2)杂化膜,考察了IL-Si O2含量对杂化膜性能的影响。采用流动电位、接触角和水通量等手段分析研究了杂化膜的性能。研究结果表明,PVDF/IL-Si O2杂化膜表面带有正电荷;IL-Si O2的加入显著提高了杂化膜的亲水性、拉伸强度和断裂伸长率;杂化膜纯水通量显著增加的同时,对蛋白质的吸附量和截留率均有一定程度上的提高。     

多巴胺及KH-561改性PVDF超滤膜的制备及性能

采用聚多巴胺与亲水物质前驱体同步水解的方法,在膜表面生成杂化涂层,通过调整3-(2,3-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷(KH-561)与多巴胺的配比,制备了PVDF超滤改性膜。测试了杂化涂层对改性膜的表面形貌、亲水性、纯水通量、截留率等性能的影响。结果表明,杂化涂层不仅提高了改性膜的表面亲水能力,也改善了膜内部孔道的亲水性,PVDF改性膜的水接触角降至37.8°。膜水通量达到174 L/(m²·h),蛋白截留率达90%以上。杂化涂层在膜表面形成一层水膜,使膜具有良好的抗污染性能,改性膜的衰减系数最低可达0.19。     

两亲聚合物改性PVDF/PMMA复合膜的制备及抗污性能

采用非溶剂致相分离法制备PVDF/PMMA复合膜,改变两亲聚合物泊洛沙姆（F127）的添加量来研究其含量对复合膜综合性能的影响。通过测试改性前后复合膜的纯水通量、截流率、接触角等分析其透水性、分离性能和亲水性能,并以牛血清蛋白作为污染物研究复合膜的抗污性能。结果表明：随着两亲聚合物F127的添加,PVDF/PMMA复合膜表面亲水性能明显增强,纯水通量呈增加趋势,断裂伸长率明显增加,对牛血清蛋白的截留率保持在 91.5% 以上。其中,F127 的添加量为 1.4% 时,接触角下降到 65.14°,纯水通量达到 205.4 L/（m²·h）,截留率为 95.0%。另外,对比改性前的复合膜,其平均污染度和衰减系数分别从38.55%和26.25%降至4.42%和6.74%,展现出了较好的抗污性能。     

基于硅烷偶联剂表面改性制备Al_2O_3/PVDF杂化膜

采用硅烷偶联剂(2-氰乙基)三乙氧基硅烷对纳米Al_2O_3粒子进行表面改性,利用热致相变法制备了改性Al_2O_3/PVDF有机无机杂化膜,研究了改性Al_2O_3的添加量对杂化膜性能的影响。经(2-氰乙基)三乙氧基硅烷改性后,纳米Al_2O_3粒子的团聚减少,改性后纳米Al_2O_3的平均最小粒径为52.23nm。与纯PVDF膜比较,改性纳米Al_2O_3的添加改善了PVDF膜的形貌结构,改性Al_2O_3/PVDF杂化膜形成的球晶明显增加,球晶的密度尺寸缩小,杂化膜中形成了大量连通的界面孔,膜的孔隙率升高,改善了PVDF膜的力学性能和亲水性,提高了截留率。当纳米粒子添加量达到5%时,膜的截留率提高了7.2%,膜的纯水通量达到了593.95L/(m~2·h),膜强度达到5.0MPa。     

聚偏氟乙烯/TiO_2-石墨烯杂化膜的制备及其性能

为了提升聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的抗污染性,首先通过共混法制备了掺杂二氧化钛-石墨烯(TiO_2-GO)的PVDF杂化膜,并研究不同TiO_2-GO的加入对杂化膜结构和性能影响。而后将聚乙二醇(PEG)接枝改性的TiO_2-GO作为添加组分,掺杂共混制备改性TiO_2-GO的PVDF杂化膜。结构表征和超滤实验结果表明,均匀分散于PVDF中的TiO_2-GO可以提升膜的极性和孔隙率等结构,进而增强了掺杂后杂化膜的通量和抗污染性能。掺杂TiO_2-GO的杂化膜最大水通量是纯PVDF膜的4倍以上。接枝于TiO_2-GO材料中的PEG既能保持致孔剂的作用,又能进一步改善杂化膜结构。因此,掺杂了PEG改性TiO_2-GO杂化膜的通量和抗污染性能也明显增强。     

PVDF/SiO_2杂化内支撑型中空纤维膜的制备及性能研究

利用涤纶纤维丝(PET)编织管作为内支撑层,将纳米SiO_2添加到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,通过涂覆-浸没沉淀相转化法制得PVDF/SiO_2杂化内支撑型中空纤维膜,考察了铸膜液中不同SiO_2含量对膜性能的影响。结果表明,PET编织管的加入,使中空纤维膜的拉伸强度超过50 MPa。随着纳米SiO_2含量增加,膜的接触角从78.5°降至60.6°,杂化膜的纯水通量增大、孔隙率提高。X射线衍射仪图谱表明,SiO_2的加入未改变PVDF的主要晶型构成。当SiO_2的质量分数为1.5%时,杂化膜的纯水通量达到192.6 L/(m~2·h),孔隙率为68%,拥有了优异的过滤性能。     

羧基功能化石墨烯/聚偏氟乙烯混合基质超滤膜的制备及性能

以石墨烯/聚偏氟乙烯(PVDF)杂化超滤膜为研究对象,针对氧化石墨烯(GO)与PVDF相容性差且分散不均存在界面缺陷的问题。从GO表面官能团设计出发,采用羧基化方法对GO进行功能化处理得到羧基化氧化石墨烯(GO-COOH,GC)。通过浸没沉淀相转化技术制备了GO/PVDF和GC/PVDF混合基质超滤膜,对比探讨了两种超滤膜的性能(纯水通量、截留率、耐污染性能、机械性能及亲水性)。结果表明,当添加量为2.5wt%时,GC/PVDF超滤膜的纯水通量为GO/PVDF体系的1.5倍,接触角降低了13.9%,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了1.3倍和1.1倍。GC/PVDF超滤膜的综合性能较好,膜的浓差极化阻力、可逆污染阻力、膜自身的阻力及过滤BSA溶液的阻力均较小,混合基质超滤膜的性能由GC的亲水性和相容性共同决定。     

PVDF树脂的物性对中空纤维膜性能的影响

采用了不同特性粘度的PVDF树脂,通过非溶剂致相分离法(NIPS)制备了相应的PVDF中空纤维膜。通过力学性能、纯水通量、牛血清白蛋白(BSA)截留率等性能测试发现,不同特性粘度的PVDF树脂制备的中空纤维膜的性能差异较大。随着PVDF特性粘度的增加,PVDF中空纤维膜的拉伸强度及断裂伸长率逐渐增加,纯水通量逐渐降低,BSA截留率先降低后增加。通过扫描电镜(SEM)进一步发现,随着PVDF特性粘度的增加,PVDF树脂制备的中空纤维膜,其海绵层上的孔状结构逐渐减少且变小。     

丝瓜络纤维对PVDF超滤膜结构和性能的影响

以天然高聚物丝瓜络纤维作为亲水化改性剂,制备了不同丝瓜络纤维含量的亲水化超滤膜,对比分析PVDF基膜和改性膜过滤腐殖酸和海藻酸钠2种典型污染物配制的模拟废水时通量变化规律;考察了不同丝瓜络纤维含量对改性膜孔隙率、亲疏水性、纯水通量、截留率和抗污染性能的影响,利用扫描电镜(SEM)观察了膜微形貌结构。结果表明,丝瓜络纤维的质量分数为1.2%时,滤膜亲水性改善,PVDF质量分数分别为14%和16%的纯水通量较基膜分别提高3倍和3.5倍,截留率均保持93%以上,膜物理清洗后通量恢复率最高达94.2%。过滤模拟废水时,改性膜比通量衰减幅度较小,膜稳态通量高,抗污染性能好。     

EPS/MWCNT/PVDF抗污染性膜的制备及性能研究

聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料性能极佳且应用广泛,但它的强疏水性和易污染性使其应用和发展受到限制.本实验以活性污泥胞外聚合物(EPS)溶液为凝胶浴,以亲水性聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP)、多壁碳纳米管(MWCNT)为添加剂来制备改性膜,并研究其性能。结果如下:改性膜纯水通量高,对腐殖酸的截留率在70%以上,高于纯膜(54.3%),不可逆污染在35%以下,且通量恢复率较高,各项性能优于原膜。     

聚偏氟乙烯管式微孔膜的工艺研究

对聚偏氟乙烯(PVDF)管式微孔膜生产工艺进行了研究。系统地讨论了相转化法制备管式微孔膜过程中各个因素的影响。研究发现,铸膜液温度对PVDF管式膜截留率和纯水通量影响不明显;铸膜液中加入NH4Cl后,膜的纯水通量增加,截留率减小,孔径增大;不同凝固浴制得的PVDF管式微孔膜不同,膜的纯水通量和截留率也不同。     

m-ZrO_2/PVDF共混膜的制备及性能研究

针对PVDF膜在应用中亲水性差、易污染的缺陷,以小粒径的单斜相纳米Zr O2作添加剂,制备了1种新型m-Zr O2/PVDF共混膜,用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对该膜进行了物相及化学基团分析,用发射场扫描电镜(FSEM)观察表征了该膜表面与断面结构,并研究了m-Zr O2纳米颗粒质量分数在0~1%时,该膜的亲水接触角、纯水通量、截留率及通量恢复率等关键膜性能指标的变化情况。结果表明,m-Zr O2纳米颗粒的适宜加入量为质量分数0.75%,这可使PVDF膜的纯水通量、BSA过滤通量及纯水通量恢复率均提高约30%。     

TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜的制备与性能表征

采用非溶剂致相分离法制备TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜,利用傅里叶红外吸收光谱技术、扫描电镜表征了膜的化学组成及微观形态,考察了添加纳米TiO_2粒子对PVDF膜的纯水通量、截留率、机械强度、孔隙率及亲水性等性能的影响。结果表明,与未添加纳米TiO_2粒子的膜相比,其微观结构、亲水性及膜性能均有显著提高;纳米TiO_2粒子的添加有效改善了膜的亲水性及机械强度,但过量添加会造成团聚,从而影响膜的分离性能。纳米TiO_2粒子的质量分数为1%时制得的膜综合性能为优,纯水通量达到了524.3 L/(m2·h),BSA截留率达到了96.3%,拉伸强度为2.69 MPa,断裂伸长率为182%,表面纯水接触角为65.4°,孔隙率为77.9%。     

γ-BL/TEP混合溶剂对PVDF膜结构和性能的影响

通过溶解度参数预测,膜渗透性能检测,及扫描电镜(SEM)对膜形貌观察,考察了聚偏氟乙烯(PVDF)在γ-丁内酯(γ-BL)、磷酸三乙酯(TEP)为混合溶剂,乙二醇(EG)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)及其混合物为凝固浴时,相转化条件及溶剂配比对PVDF膜在孔隙率、纯水通量、BSA截留率,以及拉伸强度等性能方面的影响行为。结果表明,随混合溶剂中TEP质量分数的增加,凝胶浴中溶剂DMAc质量分数增大,PVDF膜皮层逐渐变薄,PVDF结晶球粒粒径变小,孔隙率增加,拉伸强度下降。当混合溶剂中TEP的质量分数为60%,凝胶浴DMAc含量30%时,膜纯水通量达2 100 L/(m2·h),BSA截留率仍保持58.7%,具有良好的超滤性能,可作为制备高通量、较高截留PVDF超滤膜的最佳条件。     

半互穿网络法制备聚偏氟乙烯复合超滤膜

利用半互穿网络法制备聚偏氟乙烯(PVDF)复合超滤膜,根据膜性能参数及扫描电子显微镜(SEM)结构分析确定,聚乙烯醇(PVA)与戊二醛(GD)发生缩醛化反应构建PVA/PVDF半互穿网络结构的最佳条件为,铸膜液中聚乙烯醇的添加量为4.0%(质量分数)、戊二醛与聚乙烯醇加入量的比率为0.5,筛选出的PVDF/PVA/PVP/GD/NMP=16/4/3/2/75配方制备的半互穿网络结构复合膜性能最佳,纯水通量为612.3L/(m~2.h),接触角48.3°,BSA截留率98.7%,爆破压力1.0MPa,BSA吸附量45.3μg/cm~2,使用X射线光电子能谱仪(XPS)、红外分析测试仪(FTIR)等对制备的膜组成及结构进行了表征,用于处理实际石化废水运行一个月后,水通量为144.4L/(m~2·h),COD去除率为80.4%,浊度去除率为97.2%,与未含这种结构的配方制备的PVDF膜性能参数相比,PVA/PVDF半互穿网络复合膜的水通量增大,亲水性能增强,抗污染、抗反洗能力加强,膜的综合性能明显提高。     

PPy/SMANa/PES导电复合膜的制备及其抗污性能

为改善聚醚砜（PES）膜的抗污性能,以苯乙烯-马来酸酐钠共聚物（SMANa）为添加剂,采用非溶剂诱导相分离法（NIPS）制备了SMANa/PES膜。然后采用气相聚合法,FeCl3作为氧化剂,在SMANa/PES膜上制备导电聚吡咯（PPy）层。通过研究不同氧化剂浓度,聚合时间和温度制备的聚吡咯层对膜性能的影响,制备了系列PPy/SMANa/PES导电复合膜。采用FTIR、SEM和接触角测试仪表征其结构和形貌,采用超滤法对其水通量和抗污性能进行测试。结果表明,当聚合温度在30 ℃,FeCl3浓度为0.8 mol/L,聚合时间为5 min时,制备的PPy/SMANa/PES导电复合膜表现出最佳的抗污性能,在0.1 MPa的过滤压力下,其纯水通量高达409.58 L/(m2·h),为SMANa/PES膜的83.75%,超声冲洗后的通量恢复率（FRR）达到86.57%,相比SMANa/PES膜提高了16.57%。     

聚偏氟乙烯管式微孔膜的工艺研究

对聚偏氟乙烯(PVDF)管式微孔膜生产工艺进行了研究。系统地讨论了相转化法制备管式微孔膜过程中各个因素的影响。研究发现，铸膜液温度对PVDF管式膜截留率和纯水通量影响不明显；铸膜液中加入NH4Cl后，膜的纯水通量增加，截留率减小，孔径增大；不同凝固浴制得的PVDF管式傲孔膜不同，膜的纯水通量和截留中也不同。