PVDF膜的亲水改性及其抗污染性能的研究新进展

PVDF膜由于其较强的疏水性能,在水处理应用中需要较强的驱动力,使得运行费用增加;同时膜的疏水性也会导致膜污染、膜堵塞,从而造成膜水通量的降低。因此,针对此问题,提出了PVDF膜的改性,通过对PVDF膜进行改性来提高它的亲水性能从而改善膜的性能。介绍了近年来PVDF膜亲水改性的研究新进展,PVDF膜的改性主要有表面改性和共混改性,表面改性主要有表面接枝与表面涂覆,共混改性主要的共混物质有亲水聚合物、无机纳米粒子以及碳基纳米材料等。研究发现,通过改性后的PVDF膜亲水性能、抗污染性能以及膜的机械性能都有所提高。这为解决PVDF膜的污染问题提供了一种实际可行的方法,并通过提高其亲水性而降低了运行成本。     

PVDF膜的亲水改性及其抗污染性能的研究新进展

PVDF膜由于其较强的疏水性能,在水处理应用中需要较强的驱动力,使得运行费用增加;同时膜的疏水性也会导致膜污染、膜堵塞,从而造成膜水通量的降低。因此,针对此问题,提出了PVDF膜的改性,通过对PVDF膜进行改性来提高它的亲水性能从而改善膜的性能。介绍了近年来PVDF膜亲水改性的研究新进展,PVDF膜的改性主要有表面改性和共混改性,表面改性主要有表面接枝与表面涂覆,共混改性主要的共混物质有亲水聚合物、无机纳米粒子以及碳基纳米材料等。研究发现,通过改性后的PVDF膜亲水性能、抗污染性能以及膜的机械性能都有所提高。这为解决PVDF膜的污染问题提供了一种实际可行的方法,并通过提高其亲水性而降低了运行成本。     

改性PVDF膜污染及发展趋势

介绍了PVDF膜污染的原理问题。介绍了改性PVDF膜污染情况。最后,分析了未来改性PVDF膜发展问题。     

PVDF微孔膜亲水化改性研究进展

PVDF材料由于其优良的物理化学性质被普遍应用于生活、化工领域,但由于其表面疏水,在使用过程中又易受污染,限制了PVDF材料在水处理方面的应用。本文从PVDF微孔膜亲水改性研究进展出发,对比了不同改性方法的特点并对其进行阐述,主要总结了近年来文献中PVDF膜的亲水改性方法及改性膜的亲水性、水通量和抗污染性能,最后对改性研究进行展望。     

3种纳米材料改性PVDF膜的抗污染性能评价

采用模拟有机污染物(腐殖酸、海藻酸钠、牛血清白蛋白及其混合液),考察纳米(ZnO、Ag和TiO_2)改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜对污染物的分离效能。结果表明,模拟污染物的膜污染机制与纳米改性无关联。PVDF/ZnO膜的水处理效能最佳,通量恢复率90%,可逆污染占总污染比例约90%。与PVDF膜相比,PVDF/ZnO膜在海藻酸钠条件下的污染指数降低了84.8%,对腐殖酸和混合液的浊度去除率分别达到98.9%和94.8%,且对浊度有更高的去除率。ZnO改性PVDF膜表现出良好的水分离性能和抗污染能力,可用于水处理过程。     

热致相分离法制备聚偏氟乙烯膜亲水改性研究进展

采用热致相分离(TIPS)法制备的PVDF微孔膜具有高孔隙率、大通量、高机械强度等特点,已广泛应用于饮用水净化、污/废水处理等领域。但由于PVDF本身的疏水性,极易造成膜污染。频繁的化学清洗不仅会增加运行成本,也会降低膜的使用寿命。因此,对PVDF膜进行亲水化改性有十分重要的意义。全面介绍了TIPS法PVDF微孔膜亲水化改性的方法,并对其未来的发展及应用进行了展望。     

亲水和疏水改性膜的抗结垢和润湿能力的对比

膜蒸馏过程受料液盐度的影响较小，可以处理高矿化度的矿井水，但膜污染和润湿制约其工业化应用。本文首次全面比较了两种商业化的疏水膜，即平板聚四氟乙烯（PTFE）和聚偏氟乙烯（PVDF），以及分别进行亲水和疏水表面改性后制备的PVA-PAA/PTFE和Teflon/PVDF两种复合膜，在直接接触式膜蒸馏（DCMD）中浓缩饱和硫酸钙溶液时的结垢和润湿程度。重点分析了两种基膜和复合膜的结垢和润湿机理，探讨它们在矿井水浓缩中的应用潜力和最佳膜结构。实验结果显示，饱和硫酸钙浓缩过程中，膜表面结垢是主要影响因素，PTFE膜和PVDF膜尽管膜微观结构差别巨大，但抗结垢能力接近；Teflon/PVDF复合膜因其表面有滑移特性而表现出完美的抗结垢性能，PVA-PAA/PTFE复合膜尽管有致密的亲水表面，抗结垢能力并不强。     

PVDF膜的亲水改性及其研究进展

聚偏氟乙烯(PVDF)具有优异的力学性能和化学性能,是制备水处理膜的理想材料。然而,PVDF膜表面疏水性极强,在水处理过程中容易受到杂质的污染,因此,对PVDF膜进行亲水改性具有重要意义。本研究主要从表面涂覆改性、表面接枝改性和共混改性等3个方面综述国内外研究者近年来对PVDF膜亲水改性的研究成果,总结各种改性方法的优缺点,并对未来发展趋势进行展望。     

无机粒子改性PVDF膜处理油田含油废水的研究进展

随着膜分离技术在废水处理领域的不断深入,提高膜的抗污染性能已成为急需解决的问题。总结了近年来聚偏氟乙烯膜(PVDF)的无机纳米粒子改性材料,对改性后的复合膜处理含油废水的最新进展和应用进行归纳,并展望了改性PVDF膜处理含油废水的未来。     

PVDF改性膜在MBR上的应用

聚偏氟乙烯膜(PVDF)有优良的热稳定性、抗酸碱腐蚀性和高机械性能,将PVDF膜作为膜生物反应器(MBR)系统的分离介质,是其重要的应用领域之一。但由于PVDF膜本身具有强疏水性使其在过滤过程中易加剧污染,从而缩短膜的使用寿命。因此需要对膜材料进行亲水改性,以增强其抗污染性能和渗透性能,克服膜污染在MBR工艺进一步推广应用上的障碍。据目前研究,本文探讨和介绍了不同方法改性后的PVDF膜在MBR工艺上的性能提升以及其提升的原理。     

膜蒸馏用PVDF抗复合污染膜的制备与测试

为提高膜的抗污染能力,对聚偏氟乙烯（PVDF）平板膜进行表面涂覆改性,得到超疏水PVDF平板膜,再将超疏水PVDF平板膜进行表面亲水化改性,制备出超疏水/亲水复合PVDF膜。当PVDF的质量浓度为2%、聚乙二醇（PG）的质量浓度为39%、涂敷液温度为50℃、蒸发时间为10 s、凝固浴温度为60℃时,超疏水PVDF平板膜接触角达到154.8°。表面亲水改性制得的PVDF超疏水/亲水复合膜的接触角为41°。然后研究了超疏水PVDF平板膜和PVDF超疏水/亲水复合膜的抗膜污染性能。结果显示,超疏水PVDF平板膜具有优良的抗无机污染性能和一定的抗有机污染性能;PVDF超疏水/亲水复合膜不仅具有优良的抗无机污染性能,而且其抗复合污染性能尤其是抗有机污染性能得到明显提升,为进一步构建高性能膜蒸馏抗污染膜提出了一个可行的技术方向。     

MBfR中PVDF/pDOPA改性膜耐污染性能研究

针对膜生物膜反应器(MBf R)研究中疏水性微孔膜供氧能力不足、耐污染性较差等问题,采用自聚合法对自制疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行表面改性,研究制备适用于MBf R技术的PVDF/p DOPA中空纤维复合膜。选取典型有机污染物牛血清白蛋白(BSA),考察原膜及表面改性膜的抗污染性能,并采用XDLVO理论定量解析BSA对PVDF原膜及PVDF/p DOPA改性膜的污染行为。研究结果表明,改性膜对BSA的吸附速率低于原膜,最终BSA吸附量为原膜的62.1%,进一步的氧传质实验表明BSA污染后,改性膜的氧总转移系数衰减率(14.0%)低于原膜(21.9%),显示出优于原膜的抗污染性能。XDLVO理论所涉及到的三种界面自由能中,粘附阶段和粘聚阶段的极性力界面自由能均起主导作用,决定总界面自由能的性质,范德华力界面自由能和静电力界面自由能绝对值相对较小,对膜污染影响较为微弱;PVDF/p DOPA改性膜与BSA之间的总表面自由能(10.53 m J/m2)远大于PVDF原膜(-12.52 m J/m2),较好的解释了原膜与改性膜耐污染性能的差异。     

十八烷基硅烷疏水改性PVDF膜的制备及膜蒸馏抗润湿性能

通过相转化法制备的聚偏氟乙烯(PVDF)膜，因致孔剂等添加剂在膜中的残留，导致膜疏水性有限，在膜蒸馏的长时间运行过程中容易被料液污染，失去分离能力。实验采用十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)对碱处理羟基化的PVDF中空纤维膜进行自组装疏水改性，用于提高膜的膜蒸馏抗润湿的能力。通过控制变量探究了OTMS浓度、OTMS自组装时间、热处理温度三个条件对疏水改性膜性能的影响。经过自组装疏水改性后，膜的接触角达到122.5°;在经过12 h质量分数3.5%的氯化钠(NaCl)溶液，2 h质量分数3.5%的NaCl溶液和0.1 mmol/L的十二烷基硫酸钠(SDS)混合溶液膜蒸馏测试中均表现稳定，通量和电导率保持不变，改性膜具有更好的抗润湿能力。     

PVDF超疏水性膜制备研究进展

超疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜能够有效地减缓膜润湿行为,在膜吸收法碳捕集中有广阔的应用前景。论述了PVDF超疏水膜的制备方法,综述了涂覆液和涂覆方法、接枝物和接枝方法对膜疏水性能的影响,为未来超疏水性PVDF膜的制备研究提供了理论依据。     

纳滤膜的改性研究进展

近年来,纳滤(NF)膜以其独特的离子选择性和较低的工作压力越来越广泛地应用于水处理领域中,但膜通量和截留率低、抗污染性能差等问题严重制约了纳滤膜的发展与应用。膜改性可以改变纳滤膜的亲水性、表面电荷和光滑程度,提高膜性能,是当今研究重点。本文对近几年来国内外纳滤膜改性进行了综述,将纳滤膜的改性效果归纳为提升渗透性能、分离性能和抗污染性能,并分析了涂覆法、接枝法和共混法三种改性方法的优点和局限性,最后对未来的改性研究趋势进行了展望。     

膜蒸馏用超疏水PVDF纳米纤维膜的制备和性能研究

采用静电纺丝法制备聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,并以此膜和和商品膜HVHP4700为基膜,通过在其表面先覆盖二氧化钛、再覆盖十二烷基三氯硅烷进行改性,得到超疏水表面。对改性后的超疏水纳米纤维膜进行了表征和性能评价、膜蒸馏实验。结果表明,在较小的纺丝液推注速度下,制备的纳米纤维膜具有较适宜的厚度、孔径、液体入口压力和孔隙率。改性后2种膜的接触角均大于150°,抗润湿性能显著提高。改性前后PVDF纳米纤维膜的产水通量均高于改性前后的HVHP4700膜,4种膜的产水电导率均低于5μS/cm,脱盐率高于99.99%。     

抗润湿GO复合膜的制备及其在印染废水膜蒸馏处理中的应用

膜蒸馏技术在工业废水处理中具有一定的应用潜力和优势,然而膜污染和膜润湿问题严重阻碍其产业化发展。将氧化石墨烯（GO）和聚乙烯亚胺（PEI）通过真空抽滤的方法沉积到疏水性聚偏氟乙烯（PVDF）膜表面,制备了表面亲水、基底疏水的膜蒸馏用GO复合膜（PVDF-GO/PEI）,对膜表面微观结构进行表征,并将其应用于直接接触膜蒸馏对印染废水的处理中,对膜蒸馏过程中膜的抗润湿性及抗污染性能进行了研究。结果表明,GO层明显提高了膜表面亲水性,且对渗透通量影响较小。PVDF-GO/PEI复合膜对于印染废水中的污染物具有较高的截留性能,有机物截留率99.7%,色度可被完全去除。同时,对比原PVDF膜和PVDF-GO膜,PVDF-GO/PEI复合膜表现出稳定的渗透通量,且具有更好的抗润湿性能。分析表明,PVDF-GO/PEI复合膜优异的截留和抗润湿性能归因于膜亲水性的增强和其稳定的二维结构。     

PVDF多孔膜的制备及其应用的研究进展

膜分离技术被认为是20世纪末21世纪中期最有发展前途的高新技术之一,特别适合现代工业对节能环保、提高生产效率、低品种原料再利用和消除环境污染的需要,也将成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。聚偏氟乙烯(PVDF)由于其优良的可加工性能、化学和热稳定性、抗污染性,非常适合作为膜材料应用于水处理及工业分离等领域。文章简要介绍了PVDF材料的理化性质和特点,重点介绍了当前PVDF多孔膜的常见几种制备方法,并进一步分析了各种制备方法的优缺点和当前的研究情况,最后详述了PVDF多孔膜在水处理及工业分离领域的当前应用情况以及PVDF多孔膜未来的应用前景和发展趋势。     

优先透过有机物渗透汽化膜研究进展

近年来膜分离技术被广泛应用于有机物的分离回收。渗透汽化能有效地分离共沸混合物、近沸混合物、异构体和热敏性化合物等有机物。渗透汽化以成本低、条件温和、设备简单、无污染等优点在有机物分离回收领域有着巨大优势，可广泛的应用于工业生产。该文以优先透过有机物为主旨，首先分析了材料对膜结构和特点的影响。其次综述了制备方法和改性方法对膜性能的影响。重点讨论了膜在有机混合物分离回收领域的应用。最后，对目前渗透汽化技术所存在的问题做出了总结，对未来的研究方向和研究思路进行了展望。未来优先透过有机物渗透汽化膜的研究应借助新的计算工具，侧重于材料选择、制备方法和改性方法的改进，如探索具有多功能化学基团和具有明确层次结构的多孔填料的聚合物材料等，使优先透过有机物渗透汽化膜具有更加广阔的应用前景。     

超亲水PVDF纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究

为解决聚偏氟乙烯(PVDF)膜分离含油废水时亲水性差、易被污染的问题，利用乙烯-co-马来酸酐共聚物(PEMA)的超润湿性能，先将PVDF和PEMA共混后通过静电纺丝制备出富羧基PVDF纤维复合膜，后在纤维表面原位生长微纳米CaCO₃颗粒对膜进行矿化处理得到超亲水PVDF纤维复合膜，并将其用于油水分离。探讨PEMA含量和矿化条件对纤维复合膜结构与性能的影响，明确膜微观结构、表面化学组成与膜油水分离性能、抗污染性能之间的关系。结果表明：当PEMA与PVDF质量比为1:4、经3次循环矿化后所制备的PVDF纤维复合膜具有最佳的亲水性能，水接触角从131.12°降至18.55°、在重力下纯水渗透通量为391.96 L/(m²·h)；膜具有优异的抗油粘附性能和水下驱油能力，对于正己烷/水、甲苯/水、石油醚/水、大豆油/水、二氯乙烷/水等混合物进行油水分离时效率均高达98.5%以上；10次循环油水分离实验和持续水洗实验表明该纤维复合膜具有很好的恢复性和亲水持久性。