交联聚酰亚胺耐溶剂超滤膜的制备及性能研究

以商品聚酰亚胺(PI)为原料,采用相转化法和化学交联制备了交联聚酰亚胺耐溶剂超滤(SRUF)膜,分别考察了铸膜液中的PI浓度、空气蒸发时间、刮膜厚度等因素对SRUF膜分离性能的影响,分析了各个因素对膜微观结构的影响,表征了SRUF膜在交联前后化学结构的变化,并考察了膜的耐溶剂性能.结果表明,最优的制膜条件为PI质量分数20%,蒸发时间20s,刮膜厚度130μm,乙二胺交联时间5h,此时PI超滤膜的纯水通量可达790.5L/(m2·h),对牛血清蛋白(BSA)的截留率为84.6%.所制备的SRUF膜在DMF中浸泡60天后,截留率仅下降2%,在DMF、NMP、DMSO、THF中浸泡3个月后,膜面没有明显变化,说明该膜具有优异的耐有机溶剂性能.     

交联法制备聚酰亚胺中空纤维纳滤膜

以不同分子量的聚乙烯亚胺(PEI)和小分子二元胺作为交联剂,对聚酰亚胺(PI)中空纤维膜进行化学交联来制备耐溶剂纳滤膜.考察了PEI分子量和交联时间对膜分离性能的影响.结果表明,膜分离性能随PEI分子量的增加变差,随交联时间的增加变好.用PEI600作为交联剂,交联时间为4h时,膜的纯水通量为8.3L/(m~2·h·MPa),对PEG1000的截留率为97.0%.3种小分子交联剂中,用乙二胺交联膜的分离性能较好,纯水通量为25.8L/(m~2·h·MPa),对PEG1000的截留率为82.6%.纳滤膜对药物三七总皂苷体系有良好的分离性能.     

不同分子量聚醚砜超滤膜性能的研究(Ⅰ)不同添加剂的影响

选用两种分子量的聚醚砜(PES)为膜材料,以N-甲基吡咯烷酮为溶剂,分别以聚乙二醇(PEG400、PEG6000)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)为添加剂,用非溶剂致相分离法制备了超滤膜,研究了添加剂种类及浓度对不同分子量PES超滤膜性能的影响,利用相图及铸膜液黏度数据,从热力学、动力学、聚合物聚集体大小角度对实验现象进行了解释.结果表明,同种添加剂时,随PES分子量增大制得超滤膜的过滤通量增大、截留率降低.不同添加剂时,PES超滤膜对PEG20000溶液的通量按添加剂为PEG400,PEG6000,PVP K30的顺序依次增大.添加剂为PVP K30、PEG400时PES超滤膜的截留率大于添加剂为PEG6000时PES超滤膜截留率.铸膜液配方相同,添加剂浓度增大时,制得超滤膜的厚度增大,过滤通量增大、截留率降低.     

聚乙二醇-聚己内酯嵌段共聚物对聚酰胺膜结构及性能的影响

采用呼吸图法和界面聚合相结合的方法,利用两亲性聚乙二醇-聚己内酯嵌段共聚物(PEG-b-PCL)调控胺单体在界面聚合过程中的扩散速率制备聚酰胺膜,并研究了嵌段共聚物PEG-b-PCL对聚酰胺(PA)膜结构及性能的影响.结果表明,PEG-b-PCL能够明显提高胺单体的扩散速率,所制备的PA膜呈有序"蜂窝"状,结构高度规整化,膜厚60 nm,孔径1.2μm.PA膜在丙酮溶液中的截留分子量为373,并保持较高的通量,有机溶剂中的溶胀度为7%左右,具有良好的耐溶剂性,在2.5 MPa高压下连续运行48 h,渗透系数维持在37 L/(m~2·h·MPa),染料截留率保持稳定,耐压性能优异.     

结晶化过程对聚酰亚胺纳滤膜结构及性能的影响

在总结前人制备聚酰亚胺(PI)纳滤膜积累的经验之上,改善传统制备工艺,利用低温条件下聚酰亚胺(PI)预聚体聚酰胺酸(PAA)在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中能够结晶的特点,比较涂膜/相转化和涂膜/结晶/相转化两种制备方法制备的PI纳滤膜结构和过滤性能.结果表明,在低温条件下,PAA和NMP之间能够相互作用而结晶,结晶部分在相转化过程中会影响溶液与非溶剂之间的交换速率,所制备的PI纳滤膜皮层具有薄且疏松的特点,支撑层呈颗粒团簇状.与涂膜之后直接相转化制备的PI纳滤膜相比较,在0.5 MPa下对孟加拉玫瑰红(RB)的通量更高,可达到为25L/(m~2·h),截留率为96%;对2mg/L的Na_2SO_4溶液通量为30L/(m~2·h),截留率为24%.     

活性炭填充对聚砜超滤膜性能的影响

采用相转化法制备聚砜(PSF)超滤膜,通过正交实验确定了较优的制膜条件,并用活性炭填充制备了共混的聚砜超滤膜,考察了活性炭加入量对膜的水通量、牛血清白蛋白(BSA)截留率及孔隙率的影响,以及操作条件对填充膜性能的影响。结果表明,最优化制膜条件为:添加剂聚乙二醇(PEG-400)含量为8%,蒸发时间为60s,纯水作为凝固浴,在此条件下制得的膜水通量达到212.6L/(m2.h),BSA截留率为84.1%。活性炭填充对膜水通量和截留率有明显影响,在活性炭含量为0.5%～1.5%时,膜通量随操作压力增大而增大,而截留率变化不大。     

可溶性聚酰亚胺膜的制备及其纳滤分离特性研究

聚酰亚胺具有优良的综合性能,本研究从二胺单体设计出发,制备了一种可溶性聚酰亚胺膜材料,并通过相转化等简易手段成功制备了聚酰亚胺纳滤膜.通过红外光谱等手段验证了聚酰亚胺膜材料的分子结构,膜材料既可以耐受常见的有机溶剂,也可以溶解在NMP等常见制膜溶剂中.制备的纳滤膜呈典型的非对称结构,可以有效地实现一价盐和二价盐分离,对相对分子质量为1 017的RB染料分子截留率高于92%.对相对分子质量为843的螺旋霉素的截留率高于92%.随着PEG分子量的增加,膜的截留率增加.对于不同的分离体系,膜的通量在10~34L/(m~2·h)之间.     

NIPS法制备小孔径SPES-PES共混UF膜及其性能表征

采用非溶剂致相分离(NIPS,nonsolvent induced phase separation)法制备小孔径磺化聚醚砜-聚醚砜(SPES-PES)共混超滤(UF)膜,对其进行性能表征,讨论溶剂、聚合物浓度、聚合物配比对膜性能的影响.结果表明,溶剂对膜性能的影响较大,用N,N二甲基乙酰胺(DMAc)制得的UF膜通量和截留率相对来说都比较好;随着聚合物SPES-PES浓度的增大,水通量减小,对PEG10000的截留率先增大再基本保持不变;根据实验结果,共混UF膜的截留分子质量(MWCO)小于6 000Da,其为负电荷小孔径共混UF膜.根据Matlab计算,共混UF膜的孔径为1.98nm,其MWCO为3 060Da.     

界面聚合法制备高通量复合耐溶剂纳滤膜

以聚酰亚胺(PI)超滤膜为支撑层,间苯二胺(MPD)、均苯三甲酰氯(TMC)分别为水相单体及有机相单体,通过界面聚合、化学交联和溶剂活化等步骤制备了聚酰胺(PA)复合耐溶剂纳滤膜.使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)表征PI超滤膜和复合纳滤膜的化学组成及表面、断面形貌.系统考察并优化了水相单体浓度、水相添加剂种类和环境湿度对于复合耐溶剂纳滤膜分离性能的影响.该复合耐溶剂纳滤膜在最佳制备条件下的乙醇渗透率可达45.9 L/(m~2·h·MPa),对罗丹明B(相对分子质量479)的截留率为99.8%,表现出优异的分离性能.所制备的复合耐溶剂纳滤膜在80℃的二甲基甲酰胺(DMF)中持续浸泡14 d后,分离性能基本保持不变,表现出优异的耐溶剂性能.     

共价层层自组装纳滤膜的制备及性能研究

纳滤膜目前多采用界面聚合的方法制备.层层自组装是近年来发展的一种新型制膜方法,但层层自组装所制备的纳滤膜大多需要5个以上双层,制备过程繁琐,同时,以静电力结合的阴阳离子聚电解质在水中存在一定程度的解离和溶胀,结构不稳定.本文提出用静电组装与化学交联相结合的方法制备纳滤膜,增强膜的稳定性.以改性的聚丙烯腈(PAN)为基膜,以聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯亚胺(PEI)分别为阴阳离子聚电解质,以戊二醛(GA)为交联剂,制备了共价层层自组装纳滤膜(PEI/PAA/GA)n,研究了双层数、交联剂浓度、交联时间等因素对膜性能的影响.结果表明,当制备两个双层时,(PEI/PAA/GA)_2纳滤膜对2 000 mg/L Na_2SO_4溶液中的Na_2SO_4的截留率就能达到98.1%,水通量为12.6 L/(m~2·h·MPa);对2 000 mg/L NaCl溶液中的NaCl的截留率达到82.9%,水通量为16.8 L/(m~2·h·MPa).交联后的纳滤膜有良好的耐溶胀性和长期运行稳定性.     

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%.     

聚丙烯酸/多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯共混膜的制备与表征

为了提高膜的亲水性和分离性能,以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物,多壁碳纳米管(MWCNTS)和聚丙烯酸(PAA)为添加剂;聚乙烯吡络烷酮(PVP)为致孔剂; N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,通过共混和相转换法(NIPS)制备了PAA/MWCNTS/PVDF膜(PMPM)。使用傅里叶红外光谱和扫描电镜表征膜的形貌特征,通过水通量、截留率等测试考察了膜的亲水性和分离性能。结果表明:MWCNTS和PAA的协同作用确实有利于膜的亲水性和分离性能改善,并且当MWCNTS含量为0. 5%,PAA含量为0. 6%时,膜的综合性能达到最优,与纯膜相比,纯水通量和截留率分别提升了89. 04%和13. 5%。     

PEG的分子量和浓度对PES中空纤维膜结构和性能的影响

探究添加剂聚乙二醇(PEG)的不同分子量及浓度对于干-湿相转化法制备的聚醚砜(PES)中空纤维超滤膜结构和性能的影响。结果显示,随着PEG分子量由600增大到20 000,膜通量先增后减,在PEG分子量为6 000时最大,为177.41 L/(h·m2);截留率、拉伸强度则均逐渐下降。随着PEG-6 000浓度由4%增大到10%,膜通量逐渐上升,截留率、拉伸强度逐渐下降。     

血液分离用聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备

采用干-湿相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜.实验结果表明,随着纺丝原液中添加剂PEG含量的升高,膜的结构趋于疏松,膜的水通量增大,膜对牛血清的截留率都在98%以上,并保持了良好的机械性能;随着纺丝原液中添加剂PVP含量的升高,膜的结构过于疏松,压密化现象明显,致使膜的水通量减小,膜对牛血清白蛋白的截留卒上升,机械性能明显下降;共同加入PEG和PVP并保持总量不变,改变二者的比例关系,随着PVP在添加剂中所占比例增多,纯水通量先上升后由于压密作用而下降,泡点、破裂压力、断裂强力、拉伸伸长率均下降.随着添加剂中PVP含量从0增加到28.8%,膜对牛血清白蛋白的截留率从98.0%骤降到64.1%,之后,随着添加剂中PVP含量再增加,截留率基本维持在60%左右.     

耐高温聚芳醚酰胺超滤膜的研制与应用

以杂萘联苯聚芳醚酰胺(PPEA)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂通过相转化法制备超滤膜.研究了添加剂种类,制膜过程中停留蒸发时间及凝胶浴温度对膜性能的影响.将PPEA超滤膜应用于硫化染料含盐粗产物水溶液的脱盐实验,膜的通量随操作压力或温度提高明显增加,而对染料的截留率保持在100%.在0.3MPa,80℃下经过3个循环约210min的恒容脱盐实验,染料溶液中的盐即可除净.在6h 5个循环的染料脱盐实验中,膜对染料的截留率基本不变,第五循环的初始通量约为260L/(m2·h),仅比第一循环时降低约10L/(m2·h).     

含二氮杂萘酮结构聚芳醚砜酮超滤膜的研制

以新型耐高温特种工程塑料———含二氮杂萘酮结构聚芳醚砜酮(PPESK)为膜材料、N-甲基-2-吡咯烷酮为溶剂配制铸膜液,采用相转化法在平板刮膜机上制备PPESK超滤膜,考察了PPESK含量、PPESK的特性黏数、添加剂含量和膜厚度等对超滤膜性能的影响.在0.1MPa的操作压力下,所制得PPESK超滤膜的纯水通量可高达约148L/(m2·h),对聚乙二醇10000的截留率高于93%.     

壳聚糖超滤膜的研究

以壳聚糖为原料，2％乙酸为溶剂，选择适当的膜液组成和制备条件，可以制得截留分子量为67000的超滤膜．该膜对0．1％牛血清蛋白的截留率可达90％以上．研究了铸膜液组成和若干因素对膜性能的影响．     

借助硅气凝胶改善和调控聚丙烯腈热交联膜孔结构及性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备硅溶胶并将其引入聚丙烯腈超滤膜孔道中,经过热交联制得具有丰富海绵状孔结构的TPAN/SiO_2(TPS)杂化膜,考察了TEOS浓度对TPS杂化膜的孔结构和渗透性能的影响.结果表明,TPS杂化膜孔内引入的硅气凝胶限制了膜孔道结构在热交联过程的融并;随着TEOS浓度的增加,TPS杂化膜的平均有效孔径增加,水通量提高,所制备的杂化膜的BSA截留率都在98%以上;同时,杂化膜表现出优异的热稳定性和良好的耐溶剂性.     

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.     

碳黑填充PDMS渗透蒸发优先脱醇膜的制备研究

通过碳黑填充有机硅膜的方法,制备了一种新型聚二甲基硅氧烷(PDMS)优先脱醇渗透蒸发分离膜,考察了铸膜液制备、溶剂、碳黑粒径及处理方法和进料温度与膜的渗透蒸发性能之间的关系.结果表明,采用超声分散碳黑和正癸烷溶剂可以制得性能良好的膜.利用热处理过的N110碳黑填充PDMS膜,可以在保持分离因子不变的前提下,使总渗透通量提高到空白膜的两倍以上.碳黑填充PDMS膜总通量随进料温度升高而增加,选择性基本保持不变.