正交实验法优化制备复合荷电镶嵌膜

以聚醚砜为基膜,以聚环氧氟丙烷胺及2,5-二胺基苯磺酸混合水溶液(无机相)与三酰氯的正己烷溶液(有机相)通过界面聚合反应,制备了一种新型的复合荷电镶嵌膜.采用正交设计实验方法,研究了界面聚合条件如界面聚合单体的浓度及界面聚合反应时间对膜性能的影响.结果表明:三酰氯的浓度对膜性能的影响最为显著,其次是界面聚合时间,而聚环氧氟丙烷胺的浓度对膜性能的影响最小.优化后所制备的复合膜对盐类的截留率较低(均低于40%).膜能截留低相对分子质量有机物而透过盐,说明该膜可用于盐类与有机物的分离.     

界面聚合制备复合荷电镶嵌膜

以聚醚砜中空纤维膜为支撑膜,通过界面聚合方法制备了能有效传递电解质而截留低分子量有机物的复合荷电镶嵌膜。水相单体溶液含有2,5-二胺基苯磺酸、聚乙烯亚胺;有机相单体溶液含有均苯三甲酰氯和4-氯甲基苯酰氯;通过三甲胺溶液化学修饰将界面聚合复合层中的氯甲基基团转换为阳离子季胺盐基团。讨论了界面聚合条件和操作条件对荷电镶嵌膜分离性能的影响,分别采用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)及压汞仪等现代分析手段,对荷电镶嵌膜断面结构、表面形貌及孔径尺寸进行了系列表征。研究结果表明：界面聚合时间越长,生成的复合选择层越厚,所得膜的水通量越小,膜对无机盐的截留率也就越高;而界面聚合单体浓度增加,膜的水通量及膜对无机盐的截留率都会减小;另外,操作压力增大,膜的水通量及膜对无机盐的截留率均会增加。在操作压力为0．2MPa条件下,复合荷电镶嵌膜对无机盐的截留率均小于20％,而对二价酚橙和甲基绿的截留率均大于95％。     

荷电镶嵌膜的制备及结构性能的研究

通过界面聚合方法制备了能有效传递电解质而截留低相对分子质量有机物的荷电镶嵌膜.在0.2MPa下,该膜对无机盐的截留率均小于20%,对二价酚橙和甲基绿的截留率均达95%以上.采用原子力显微镜、扫描电镜和压汞仪等现代分析手段对膜的表面、断面结构和孔径分布进行了表征.扫描电镜图象表明经过界面聚合反应,在基膜断面上形成了致密的复合层;原子力显微镜AFM图象表明复合层表面致密,波峰高度以纳米来衡量;压汞仪测试数据表明用界面聚合方法制备的复合荷电镶嵌膜具有纳米级孔径.     

聚哌嗪酰胺复合纳滤膜制备及其性能表征

以聚砜超滤膜为基膜,采用界面聚合方法制备了聚哌嗪酰胺复合纳滤膜,并对其膜性能进行了表征。实验重点考察了基膜性质、聚合单体浓度、聚合反应时间、表面活性剂浓度、酸受体添加量等因素对纳滤膜性能的影响,确定了纳滤膜制备过程的界面聚合优化条件,即:水相单体(哌嗪)浓度0.08~0.12molL-1;有机相单体(间苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯混合物)浓度0.08~0.1molL-1;聚合反应时间3~5min。在0.4MPa、25℃条件下,实验测得复合纳滤膜的水通量为4.12Lm-2h-1bar-1,膜对浓度为0.01molL-1的NaCl的截留率为30%~40%,对浓度为0.005molL-1的Na2SO4的截留率为80%~90%;对分子量不低于300gmol-1的有机物的截留率高于95%。该膜的分离性能接近于商业纳滤膜,其分离机理主要表现为“筛分机理以及膜与电解质之间的荷电作用。     

荷正电纳滤膜的制备研究

主要研究以聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体,采用界面聚合法来制备荷正电纳滤膜.通过均匀实验设计,得出的优化条件为: PEI浓度为1.75%,十二烷基硫酸钠(SDS)浓度为0.1%,酸接受剂(Na2CO3:NaOH=2:1)浓度为0.3%(均为质量浓度),界面聚合反应时间(IPT)为2 min,膜对一价盐的截留率均在30%左右,对二价盐的截留率接近70%,对低分子有机染料的截留率达90%以上.     

界面聚合制备壳聚糖和均苯三甲酰氯复合纳滤膜

以低分子量有机物脱盐为目标,实验以壳聚糖(CS)和均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体,通过界面聚合反应在聚砜(PSF)/聚醚砜(PES)共混超滤膜上形成复合层制备纳滤膜.SEM扫描结果表明,该界面聚合反应可以在基膜的表面形成致密选择层;而红外检测结果表明该反应主要是CS分子上的-NH2与TMC分子上的酰氯基发生了酰化反应.实验结果表明:CS在醋酸水溶液中质量分数增大,TMC在正己烷中质量分数增大,界面聚合时间增长和热处理温度增高,都会导致膜的通量降低,同时膜对有机物和电解质的截留率增大.实验优化的界面聚合工艺条件为:CS 0.5%(wt);TMC 0.2%(wt); CS溶液浸没基膜10 min后与TMC溶液进行界面聚合反应2 min,在70℃下热处理10 min后浸泡在0.2%SDS溶液中2 h后晾干.在优化条件下,膜对PEG2000的截留率可达到92%,对NaCl、MgCl2、MgSO4和Na2SO4的截留率分别为7.8%、19.4%、23%和32.8%,该膜对于低分子量有机物与电解质的分离可能会有较好的结果.     

基于树状分子聚酰胺-胺(PAMAM)的复合纳滤膜制备及性能研究

以聚砜超滤膜为支撑膜,通过聚酰胺-胺(PAMAM,G0)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应制备复合纳滤膜。首先优化了界面聚合过程,并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行了膜的表面形貌分析,最后考察了纳滤膜对Na2SO4、不同分子量聚乙二醇及小分子有机物的分离性能。结果表明:较优的纳滤膜制备条件为:PAMAM浓度0.25%(wt),TMC浓度0.3%(wt),界面聚合时间90 s,热处理温度60℃。FESEM分析表明经界面聚合反应后,超滤膜表面形成了一层致密的活性层。随着操作压力的增加及Na2SO4浓度的降低,膜对盐的截留率均不断增大。复合纳滤膜可有效截留盐,且其截留分子量(MWCO)处于600~1000 g mol 1。     

2,2'-氧代双乙胺改性复合纳滤膜的亲水性研究

使用聚砜超滤膜为基膜,以亲水二胺单体(2,2'-氧代双乙胺)为添加剂,与哌嗪以不同比例混合作为水相溶液,通过界面聚合反应制备出高亲水性的聚酰胺/聚砜纳滤复合膜。通过红外表征膜的表面化学结构;静态水接触角测试表征膜的表面亲水性能;渗透性能测试表征了原膜及改性膜的水通量和盐截留性能。结果显示,随着2,2'-氧代双乙胺单体含量增加,膜的亲水性能越好,改性膜的水接触角最低可达到32°;在氧代双乙胺质量分数0.67%,测试压力为0.7 MPa,温度为25℃条件下,改性膜对2 g/L的MgSO_4水溶液水通量为35.6 L/(m~2·h),盐截留率达到90%。     

CaCl_2对葡萄糖纳滤截留率的影响

采用Desal-DK纳滤膜进行中性有机物、CaCl2、葡萄糖/CaCl2混合体系的水溶液纳滤实验与数学模型表征研究。结果表明:CaCl2截留率随本体溶液浓度增大而减小,葡萄糖/CaCl2混合体系中葡萄糖截留率随CaCl2浓度增大而减小。采用道南-立体细孔模型描述CaCl2的截留率变化趋势与实验值吻合良好。实验拟合所得等效孔径、等效膜厚与等效荷电密度随CaCl2浓度增大而增大,表明本体溶液中的CaCl2促使膜孔膨胀。     

中空纤维纳滤膜与反渗透膜的研究

根据界面聚合反应成膜原理,以哌嗪(PIP)或间苯二胺(m-PD)水溶液为水相,均苯三甲酰氯(TMC)正己烷溶液为有机相,以聚砜中空纤维超滤膜为基膜,制备了一系列聚酰胺/聚砜纳滤或反渗透复合膜.研究了水相浓度、有机相浓度、界面聚合时间和温度等条件对复合膜性能的影响.结果表明:中空纤维纳滤复合膜在0.4 MPa、室温条件下,对2 g/L MgSO_4水溶液的通量可达36.64 L/(m~2·h),截留率为97.2%;中空纤维反渗透膜在0.7 MPa、室温条件下,对0.5 g/L的NaCl水溶液通量可达12.2 L/(m~2·h),截留率96.5%.