新型耐溶剂纳滤膜的性能表征

考察了纳滤膜在8种常用有机溶剂中的稳定性,通过表面观察、扫描电镜和原子力显微镜分析膜结构的变化情况和膜溶胀程度大小,同时考察了纳滤膜在不同溶剂中的通量和截留性能.稳定性实验结果表明,该纳滤膜在烷烃、醇类、酮类、酯类、苯类等多种溶剂中有良好的稳定性,但二甲基甲酰胺类溶剂对该膜有明显破坏作用;此外,在膜结构没有明显变化的情况下,有机溶剂的存在会使膜的表面粗糙度增加明显.膜分离性能试验结果表明,膜通量受溶剂种类的影响很大,其膜通量变化规律为:水＞甲醇＞乙醇＞丙酮＞乙酸乙酯＞正己烷;膜对一、二价离子有不同选择性,对分子量大于400的有机物普遍具有良好的截留性能.     

复合纳滤膜的性能研究

采用电子束辐照的方法制备了聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDM)/聚砜(PSF)中空纤维复合纳滤(NF)膜.研究了PDM水溶液的浓度、预涂膜的干燥时间、辐照时间、辐照剂量等制备条件与纳滤膜截留性能的关系.实验得到中空纤维内压纳滤膜对1g/L MgSO4的截留率为84.8%,对0.5g/L NaCl的截留率为12.8%.对纳滤膜截留性能的研究表明:(1)纳滤膜对阴离子的截留率与香农半径的变化规律相同,而阳离子相反,阴离子的价态对截留率的影响较小,而阳离子的价态对截留率的影响较大;(2)纳滤膜可实现单糖与多糖分离;(3)纳滤膜能有效截留纺丝废水中的[Amim]Cl.采用流动电位法研究纳滤膜的表面动电现象,研究了浓度和压力对膜的表面Zeta电位和电荷密度的影响.结果表明,纳滤膜的表面流动电位的绝对值(|△E|)和表面Zeta电位的绝对值(|ζ|)均随电解质溶液浓度和压力的增加而减小;|△E|在不同电解质溶液中的顺序为NaCl>MgCl2>KCl>KBr>Na2SO4>MgSO4;表面电荷密度的绝对值(|σd|)随电解质溶液浓度的增加而增加,随压力的增加而降低.采用流动电位法研究了功能层结构与纳滤膜截留性能的关系.实验表明,流动电位法可用于研究复合纳滤膜的截留机理和功能层结构.流动电位法可以得到膜表面电学参数,如流动电位(△E)、Zeta电位(ζ)和表面电荷密度(σd),这些参数的变化与功能层交联时间和纳滤膜截留率的变化一致.复合纳滤膜的|ζ|按照NazSO4>MgSO4>MgCl2增加,同截留率的变化一致.带侧基单体交联后得到的纳滤膜的表面电性能参数的绝对值小于不带侧基单体的.     

以PAN为基膜的复合纳滤膜的制备研究

以NaOH溶液改性后的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,对,对′-二氨基二苯甲烷(DDM)和均苯三甲酰氯(TMC)为单体,经过界面聚合反应制备复合纳滤膜。考察了胺浓度、酸接受剂浓度、界面聚合时间等对膜分离性能的影响。结合FTIR和环境扫描电镜(ESEM)研究复合膜的表面形态及断面结构,讨论了复合纳滤膜致密层的结构与其性能的关系。结果表明,采用界面聚合反应在PAN改性膜上已复合一层致密的表皮层,该致密表皮层是聚酰胺结构。     

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.     

新型耐高温聚酰胺复合纳滤膜的制备及性能研究

以耐高温的杂萘联苯聚芳醚超滤膜为基膜,通过哌嗪(PIP)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应制备了复合纳滤膜.研究了界面聚合条件对膜性能的影响;利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析了膜表面形貌,并用统计法计算了膜表面粗糙度;考察了操作条件对膜性能的影响,及膜对染料和无机盐的分离性能.结果表明,所制备的复合膜具有良好的热稳定性,在1.0MPa,80℃下对Na2SO4的截留率保持在96%以上,而通量高达400L/(m2·h).在1.0MPa,60℃下复合膜对低分子染料的截留率较高,且通量达到180～210L/(m2·h),对NaCl的截留率低于20%.     

聚丙烯腈膜的碱改性及耐溶剂性能研究

采用氢氧化钠溶液对聚丙烯腈膜进行改性,通过溶胀度表征了膜在N,N-二甲基乙酰胺、苯、乙醇、异丙醇,正丁醇等有机溶剂中的耐受性。系统研究了碱液浓度、改性时间、改性温度对膜耐溶剂性能的影响,并借助傅里叶转换红外光谱对其原因进行了初步分析。结果表明,适度改性有利于提高膜的耐溶剂性能,过度改性会极大地破坏膜结构,降低耐溶剂性及膜的力学性能。较佳碱改性条件为碱液浓度2mol/L,改性时间3h,改性温度45℃。     

耐高温聚酰胺复合纳滤膜的染料脱盐性能研究

利用耐高温聚酰胺复合纳滤膜对偶氮染料酸性铬蓝K(ACBK)的含盐水溶液进行脱盐实验.研究了操作压力、盐水温度等对膜脱盐性能的影响,考察了复合膜在高温染料脱盐过程中的分离性能及热稳定性.结果表明,随着操作压力和温度上升,膜的通量都明显提高,对ACBK和NaCl的截留率则分别保持在100%和12%左右.在1.0MPa,80℃下复合膜可以高效地完成染料ACBK的脱盐净化.经过10d的高温染料脱盐实验,膜对染料的截留率基本不变,通量从260L/(m2·h)降低到约240L/(m2·h),经水冲洗后通量恢复到253L/(m2·h)左右.     

氧化石墨烯改性聚乙烯亚胺/木质素磺酸钠纳滤膜的制备及性能研究

在聚乙烯亚胺(PEI)/木质素磺酸钠(SL)纳滤膜的基础上,利用层层自组装技术,制备了氧化石墨烯(GO)改性的PEI/SL纳滤膜,通过ATR-FTIR、XPS、SEM等表征手段研究添加GO对复合膜结构的影响.结果表明,GO加入PEI或SL不影响自组装过程,并可嵌入改性膜的分离层内,且GO在PEI中的分散性优于其在SL中的分散性.在1.0 MPa操作压力下,GO改性膜分离2 g/L MgSO_4溶液的纳滤性能测试结果显示,GO在PEI溶液中添加质量浓度为0.025和0.035 g/L时性能较优,在SL溶液中添加质量浓度为0.015和0.025 g/L时性能较优,其中最优膜截留率可达90%,较未改性的PEI/SL膜提高了19%.通过层层自组装法制备的GO改性的新型纳滤膜,为改善纳滤膜性能提供了参考.     

新型亲水性复合纳滤膜的研究

通过在酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)微孔膜表面紫外辐照分步接枝对苯乙烯磺酸钠(SSS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)制备了一种新型的含有铵基的高通量亲水性复合纳滤膜。通过测定膜的纯水通量和对不同盐溶液的表观截留率的变化,系统研究了接枝时间和操作条件对膜分离性能的影响。结果表明,该复合纳滤膜不仅对高价阴离子盐溶液Na2SO4具有较高的表观截留率和渗透通量,对由高价正离子和高价负离子组成的盐溶液(MgSO4)同样具有较好的截留率。     

木质素磺酸铵对聚乳酸/木纤维可生物降解复合材料力学与热性能的影响

为探讨生物质资源改善复合材料的界面及综合性能的可行性,以木纤维(WF)为基体,聚乳酸(PLA)为增强体,添加氧化改性木质素磺酸铵(OMAL),采用高速混合-平板热压工艺制备环境友好型OMAL-PLA/WF复合材料。研究了OMAL对OMAL-PLA/WF复合材料力学和热性能的影响。结果表明:在WF与PLA质量比为7∶3的复合体系中,OMAL对提高OMAL-PLA/WF复合材料的静曲强度、弹性模量以及内结合强度具有促进作用。OMAL添加量为15wt%~20wt%时,OMAL-PLA/WF复合材料的力学性能最好;当OMAL添加量为20wt%时,与PLA/WF对照样相比,OMAL-PLA/WF复合材料的热分解起始温度降低45℃,热分解速率特征峰温度提前107℃,残渣量增加5.3%,玻璃化转变温度、冷结晶温度和熔融温度均向低温方向移动,储能模量和损耗角正切值增大,玻璃态阶段的热稳定温度范围提高约20℃。     

新型耐酸复合纳滤膜的制备与性能

为解决传统纳滤膜耐酸性较差的问题,以多孔聚砜超滤膜为基膜,以三亚乙基四胺、对苯二甲酸（TPA）与1,3,6-萘三磺酰氯为原料,采用界面聚合法制备一种新型复合纳滤膜,并对膜的形貌、亲水性、表面电荷、分离性能和耐酸性等进行了研究。研究结果表明,TPA的加入使膜的亲水性、电负性和耐酸性都有所提高;当TPA的添加质量分数为0.15%时,所制备的复合纳滤膜性能最好,其纯水通量可达17.0 L/(m2·h),对MgSO4的截留率可达91.3%。浸泡于质量分数为3%的HCl和20%的H2SO4溶液30 d后,该膜呈现出较好的稳定性能。本复合纳滤膜对工业酸性废水处理具有潜在的应用价值。     

碳酸氢铵和聚乙烯醇复合造孔制备多孔陶瓷及其性能研究

以羟基磷灰石(HA)为基体,采用添加NH4HCO3晶粒并加热去除的方法制备多孔羟基磷灰石(HA)陶瓷,制备过程中同时加入一定量的生物玻璃来增加其强度,添加一定量的聚乙烯醇(PVA)来提高其结合性能和改善贯通性.对制备的多孔生物陶瓷试样进行硬度和抗压强度试验,讨论不同组分对其性能的影响规律,采用扫描电镜对多孔陶瓷试样的微观结构进行分析.结果表明,随着NH4HCO3含量的增加,多孔生物陶瓷试样的孔隙率和硬度增加,抗压强度下降,孔径约为200～300μm;随着PVA含量的增加,试样孔隙率增大,贯通性增强,孔道长度约为1～3mm,孔径在100μm以下;随着生物玻璃含量的增加,试样的体积收缩明显,微孔增多.     

致孔剂对PVDF-g-PNIPAAm温度敏感膜成膜过程及膜性能的影响

采用热力学相图和超声时域反射法研究了致孔剂聚乙二醇(PEG)对聚偏氟乙烯-g-聚N-异丙基丙烯酰胺(PVDF-g-PNIPAAm)成膜过程的影响。结果表明,在PVDF-g-PNIPAAm/DMF/H2O成膜体系中添加PEG后,促进了成膜体系的分相,体系变得更不稳定。加入PEG后,使得PVDF-g-PNIPAAm/DMF/H2O成膜体系的成膜速度加快,体系更容易发生瞬时液液分相,导致膜孔尺寸增加,纯水通量提高,但温度响应性能不明显。     

非对称聚丙烯腈纳滤膜的制备及性能研究

聚丙烯腈(PAN)是一种价格低廉、耐候性强、化学稳定性优异的大宗合成高分子材料,已被成功应用于制备超滤和微滤膜,但在制备纳滤膜方面却面临着挑战.以国产PAN为原料,采用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂、四氢呋喃(THF)为共溶剂,经一步非溶剂诱导相转化过程(NIPS)制备非对称纳滤膜.通过调节液膜层相转化前的热处理温度,调控膜表面THF的挥发速率,进而控制所得PAN膜的皮层致密性,得到了纳滤膜.系统表征了所得膜的形貌、亲水性、表面流动电位等性质,测试了所得膜的水通量、对盐离子和小分子染料的截留性能.结果表明,随着对液膜层的热处理温度升高,所得膜对盐水溶液的渗透通量逐渐降低,对相应盐离子的截留率则逐渐升高,对Na_2SO_4的最高截留率可达85.6%.优化的膜对6种研究的染料水溶液过滤的产水通量处于2.14～111.5 L/(m~2·h),对较高相对分子质量的染料的截留率可达99.8%以上.所得膜可满足对染料水溶液的脱色应用要求.PAN有望成为一种低成本的染料废水处理纳滤膜材料.     

IRMOF-3@PAA/PVDF复合纳滤膜的制备及性能

以相转化法制备PVDF基膜,通过IRMOF-3@PAA复合材料实现对其亲水改性,并采用界面聚合方法成功制备IRMOF-3@PAA/PVDF复合纳滤膜.用FT-IR、SEM和AFM等测试手段对IRMOF-3@PAA改性PVDF膜及复合纳滤膜的表面基团、微观结构进行了表征,用静态水接触角和Zeta电位对膜的亲水性及荷电性进...     

耐氯聚酰胺复合纳滤膜的制备与性能

采用哌嗪(PIP)与均苯三甲酰氯(TMC)为单体以界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜,用戊二醛(GA)对聚酰胺复合纳滤膜进行交联处理,再浸入间氨基乙酰苯胺中进行接枝反应得到具有耐氯性的改性复合纳滤膜.通过红外光谱和固体表面电位Zeta电位分析仪表征,证明间氨基乙酰苯胺接枝到活性层表面,降低了复合膜的荷负电性,扫描电子显微镜显示改性膜呈现无孔和更加粗糙的状态,接触角测量表明改性提高了复合膜表面的亲水性.耐氯测试表明,室温下,在pH=4,浓度1 g/L的NaClO溶液中浸泡10 h后,改性膜的截留率由94.04％下降至91.81％,PIP-TMC复合纳滤膜的截留率由94.60％下降至78.85％.     

甲壳素/聚丙烯腈复合纳滤膜的制备与截留性能研究

以甲壳素钠溶液为铸膜液,在聚丙烯腈超滤底膜上流延成膜,以环氧氯丙烷的乙醇溶液为交联剂交联制得一种新型的复合纳滤膜.该膜的最佳制备条件为:甲壳素钠溶液浓度为2%,环氧氯丙烷的乙醇溶液浓度为0.6%,在50℃交联18.h.膜负电荷来源于底膜部分水解.膜的静电位为-0.05mV,电压渗系数为-3.23mV/MPa;截留分子量为670g/mol,膜孔半径约0.8nm.该膜对电解质溶液的截留性能主要决定于荷负电膜对不同电解质离子之间的静电作用力大小.     

季铵盐壳聚糖/聚砜复合纳滤膜的制备及性能表征

通过涂敷交联法制备了一种新型荷正电纳滤膜,其中以三甲基壳聚糖酰氯（TMC）为膜材料配制铸膜液,以聚砜超滤膜为基膜,环氧氯丙烷为交联剂.试验在全面考察该复合纳滤膜制备工艺基础上,重点探讨了交联时间对复合纳滤膜性能的影响.结果显示:该方法极大地缩短了交联时间,最优交联时间仅为2 h;同时最优条件所制备纳滤膜的纯水透过系数为14.09L/（m²·h·MPa）,表面粗糙度约为4 nm;对无机盐的截留顺序符合以下规律:MgCl₂>NaCl>MgSO₄>Na₂SO₄,满足荷正电纳滤膜的Donnan平衡模型.     

改性水滑石复合纳滤膜的制备及染料/盐分离性能研究

通过低饱和共沉淀法制备水滑石(LDH),采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)法在水滑石片层表面接枝聚对苯乙烯磺酸钠(PSS),制备改性水滑石LDH-PSS,最后采用层层自组装法制备LDH/LDH-PSS复合纳滤膜,并研究复合纳滤膜对染料与二价盐的分离效果以及不同添加量和LDH/LDH-PSS层数对其性能的影响.分析复合纳滤膜对一价盐、二价盐以及活性黑的截留性能和膜的纯水通量,研究复合纳滤膜的分离性能.结果表明,复合纳滤膜的纯水通量随着水滑石和改性水滑石层数的增加而降低,复合纳滤膜的纯水通量最高达到145 L/(m~2·h·MPa).复合纳滤膜对活性黑5的截留率可达96.7%,且对二价无机盐MgSO_4的截留率低至20%以下.