聚砜/卟啉功能膜对镉离子的动态富集与检测

针对水体镉离子(Cd~(2+))的检测需求,将卟啉与膜技术结合制备传感膜,并研究其对Cd~(2+)的动态富集与检测性能。将聚砜(PSF)基膜表面接枝聚对苯乙烯磺酸钠(PNaSS)分子刷,通过静电作用负载光学指示剂5,10,15,20-四(1-甲基-4吡啶基)卟啉(TMPyP),获得聚砜/卟啉功能膜。在动态条件下,由于TMPyP与Cd~(2+)的可逆配位作用,功能膜表现出对水中Cd~(2+)的富集作用,并通过光谱和表观颜色的变化,实现检测功能,同时具有很好的再生能力。研究表明,Cd~(2+)初始溶液浓度越小,流速越小,功能膜吸附检测速率越缓慢;通过控制TMPyP负载量等条件,可实现对超痕量Cd~(2+)的富集与检测;与静态吸附检测过程相比,动态条件更有利于Cd~(2+)的扩散及在膜表面的富集,使功能膜显示出更快的检测速度。     

高强度复合型PVDF中空纤维膜的制备（Ⅰ）铸膜液条件对膜性能的影响

提出利用合成纤维将中空纤维膜渗透分离功能与强度功能相互分离的思想,通过涤纶网状增强层的加入以及涂膜液涂敷的方法,制备得到高强度复合型PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维膜,研究了涂膜液温度及PVDF浓度、PVP浓度对于膜性能的影响.研究表明:纤维增强层在膜壁之中均匀分布,与聚合物膜体结合紧密;其加入对于膜强度提高明显,拉伸强度达到30 MPa以上,爆破强度在0.5MPa左右;对于膜渗透分离相关性能具有一定影响.     

醇胺改性氧化石墨烯/PVDF共混膜接触器脱硫性能的研究

通过醇胺改性氧化石墨烯(GO)和聚偏氟乙烯(PVDF)共混制备具有SO_2吸附功能的共混膜,用于膜接触器脱硫.考察了GO和乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)改性氧化石墨烯/PVDF共混膜的SO_2静态吸附性能,并将其用于膜接触器,以NaOH溶液为吸收液研究其脱硫性能,考察了吸附对SO_2在膜中的扩散传递的促进及其对脱硫性能的影响.结果表明,在共混醇胺改性后GO后,膜对SO_2的吸附性能明显提高,其中GO-DEA/PVDF膜表现出了最佳的SO_2吸附性能,平衡吸附量可达7.68mg/g.将GO-DEA/PVDF膜用于膜接触器脱硫时,其对SO_2的吸附作用明显,促进了气体的传质,使该膜显示出较高的脱硫效率以及较好的稳定性.在吸收液流速为30L/h时,GO-DEA/PVDF膜的脱硫率可达69%.     

纳米纤维素材料在功能膜材料中的应用研究进展

功能(薄)膜材料是具有光电、磁性、吸附、分离、刺激响应等性能的一类产品,有十分广阔的市场需求和应用前景.然而功能膜的原料多以不可再生的石油资源为原料,这一缺点限制了其发展和应用前景,因此迫切需要开发具有绿色可再生特点的替代品以满足其发展需求.纳米纤维素材料(包括通过化学方法对其进行修饰的纳米纤维素衍生物)是随着纳米技术的发展应运而生的最有潜力的绿色可再生材料之一,在提高功能膜材料性能和促进其可持续发展中扮演着重要的角色.纳米纤维素材料目前在食品工业、水处理行业、新能源领域、电池制造等产业的功能膜中应用广泛.其在这些功能膜中的作用和优势主要体现在以下几方面:首先,具有高结晶度、比表面积和机械强度的纳米纤维素材料通常被当作纳米填料与功能膜基体混合,以起到增强力学性能的作用,根据需求还可以使用不同尺寸、不同形貌或不同表面改性的纳米纤维素材料以提高其与基体的结合强度,从而帮助功能膜达到理想的力学性能.其次,纳米纤维素材料由于本身具有良好的成膜性,可作为功能膜的基体材料.除了单独成膜外,纳米纤维素材料也可以与其他材料复合成膜,尤其可以和其他生物质材料制成表面平滑、阻隔性能良好的生物膜材料,在包装膜应用领域有着极大的潜力.再者,纳米纤维素的高吸水性、溶胀性和一定的吸附性能对需要一定液体的润湿性功能膜(如超滤膜)性能的改善有很大的帮助.最后,纳米纤维素材料由于稳定的结构、表面改性的多样性以及良好的生物相容性的优点,可以作为良好的载体材料及骨架材料与具有特殊功能性(如光电、磁性、响应性等)的材料结合,制备具有应用价值的功能膜材料,使得纳米纤维素材料在导电膜、电池隔膜和其他功能膜中发挥越来越重要的作用.相较于传统功能膜材料,纳米纤维素材料的引入将会为功能膜在提高性能、降低成本、增加生物相容性和促进绿色环保方面带来新的活力和生机.基于此,本文在大量文献的基础上,总结了纳米纤维素材料在包装膜、超滤膜、导电膜、电池隔膜和其他功能膜材料中的应用研究进展,分析了纳米纤维素材料在不同功能膜中的作用机理和应用优势,对纳米纤维素材料在功能膜材料中的进一步应用进行了展望.     

ATRP表面接枝在功能膜制备中的应用

ATRP表面引发接枝聚合是功能膜制备中一个重要而有效的方法.近年来,随着原子转移自由基聚合(ATRP)研究的快速发展,将ATRP应用于功能膜制备的研究已取得了显著的进展.详细介绍了在膜表面固定ATRP引发剂的方法及将ATRP表面接枝法应用于制备抗污染能力强,抗菌性好,环境响应迅速等多种功能性膜方面的研究进展情况.     

微反应位的构建对聚合物膜性能的影响

综述了微反应位(MRLs)的构建对聚合物膜性能的影响.由于现有的无机功能材料存在表面羟基数有限,路易斯酸位少等缺点,而非化学计量无机功能材料表面存在着大量的羟基和丰富的路易斯酸位,具有优越的亲水性,将其填充到聚合物膜中使膜的综合性能得到显著提高.然而通过掺杂这些材料制备的杂化膜,仅仅依赖着流体和膜表面间的物理作用来提高膜的性能,并没有通过化学反应去除膜表面的污染物.针对废水中的污染物,制备了一系列新型的功能材料,能够在聚合物膜的表面和孔道内部形成MRLs,并有效地分解有机污染物、微生物和无机污染物,显著提高了膜的耐污染性能、亲水性能和抗压实性能.     

分子识别功能高分子膜的研究进展

分子识别功能高分子膜是随着分子识别聚合物(Molecular recognition polymers)和分子印迹技术(Molecular imprinting technique)的发展而发展起来的一个崭新的研究领域.从分子识别功能高分子膜的发展历史、膜材料的开发、应用领域以及理论研究等方面,全面总结了其研究现状,并初步展望了其发展趋势.     

室温交联多孔结构分子印迹乳胶膜的制备和性能

以双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、丙烯酸(AA)为功能性单体合成了带酮羰基的聚丙烯酸酯核壳乳液,将其与己二酸二酰肼(ADH)、模板分子、致孔剂在室温下交联成膜制备出多孔结构分子印迹乳胶膜(MILM),比较了模板分子与功能单体之间的相互作用,研究了功能单体对MILM分离性能的影响。结果表明,用乳液室温交联成膜法可制备孔隙结构发达的分子印迹膜;三种功能单体与模板分子间相互作用强弱的排序为:ADH体系>DAAM体系>AA体系;ADH、AA和DAAM对MILM交联度的影响均较大,进而影响MILM的渗透性能;与非印迹膜比较,MILM对模板分子表现出选择识别性,分离因子可达到2.0以上。     

苯乙烯－二乙烯基苯与甲基丙烯酸接枝聚合的研究

合成了具有悬吊双键的苯乙烯－二乙烯基苯的功能微球，在悬吊双键处接枝甲基丙烯酸，制成了一系列不同接枝度的两亲性聚合物，并将其拉制成ＬＢ膜，这种膜具有良好的Ｃ－Ｖ特性。     

苯乙烯—二乙烯基苯与甲基丙烯酸接枝聚合的研究

合成了具有悬吊双键的苯乙烯－二乙烯基苯的功能微球，在悬吊双键外接枝甲基丙烯酸，制成了一系列不同接枝度的两亲性聚合物，并将其拉制成ＬＢ膜，这种膜具有良好的Ｃ－Ｖ特性。     

吸附功能膜研究进展

吸附功能膜是指键合吸附功能基团或者负载吸附剂颗粒的多孔膜,是一种较为新颖的吸附剂材料,主要用于水溶性微量污染物的富集,具有吸附/脱附速率快、处理效率高、能耗低、易于实现放大、吸附剂流失率低、便于回收等优点.本文介绍了吸附功能膜的种类(包括均质膜、混合基质膜、复合膜和分子印迹膜等)、制备方法及其在水处理、生化产品分离、固相萃取等方面的应用,并对其存在问题和发展方向进行了分析.     

LB膜法固定化蛋白质及其在生物传感器中的应用

LB(Langmuir-Blodgett)膜技术可以在分子水平上控制膜厚及分子取向,是实现新型功能材料设计和开发的重要手段。将具有生物功能的蛋白质引入LB膜材料,在生物传感器、仿生膜及生物催化等领域具有广阔的应用前景。本文主要对近几年关于LB膜法固定化蛋白质的方法、影响因素以及在生物传感器方面的应用进行总结,并展望了相关的研究应用前景。     

微结构对环铵型酚酞聚芳醚砜阴离子交换膜性能的影响

制备了一系列结构微小差异的环铵型酚酞聚芳醚砜阴离子交换膜材料(PES-PPH-R-OH),并通过核磁共振氢谱对其结构进行了表征,详细评价了膜的热性能、力学性能、微相分离结构、离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀率及离子传导率等性能,重点研究并揭示了功能基团微小化学结构差异对相应膜性能的影响规律.研究结果表明,功能环铵基团的微小结构差异(单个元素的差别)对膜的微相分离结构、吸水率、电导率等性能有显著影响.其中,PES-PPH-Pip-OH膜具有最高的电导率,80℃时,其电导率高达83.53 mS/cm,有望成为新型阴离子交换膜并在燃料电池中得到应用.     

具有生物催化功能的合成膜

近年来,随着在生物工程方面取得大量惊人的进展,人们在模仿生物功能方面的能力已有了很大的提高。通过对生物膜结构和功能的了解日益深入,合成膜科学家把独特而有效的生物膜成分移植到合成膜基质内,制成了具有某些生物功能的合成膜。具有生物催化功能的合成膜就是其中很重要的一种。例如把单酶或一系列的复合酶在膜基质上或基质内固定化,酶仍能保持其天然活性。可以把这些膜制成膜生物催化反应器,     

分子自组装膜的研究与进展

综述了烷基硫醇在重金属表面的自组装功能膜、聚合物基材上的自组装功能膜和生物大分子自组装膜等3种主要的自组装膜,并介绍了其在基础科学研究与金属等表面改性方面的应用.     

碳纳米管和二甲基亚砜对钙钛矿太阳电池中PEDOT:PSS空穴传输层的协同影响

聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)是平面结构钙钛矿太阳电池中空穴传输层的典型材料, 为了改善其导电性能以及促进后续钙钛矿层的生长, 本文将碳纳米管(CNTs)和二甲基亚砜(DMSO)同时引入PEDOT:PSS进行共修饰。结果表明: CNTs和DMSO在CNT-DMSO-PEDOT:PSS共修饰膜中展现了优异的协同效应。均匀贯穿于基体且几近网格状的CNTs具有促进后续钙钛矿层生长及降低共修饰膜方块电阻的功能; DMSO扮演着加强共修饰膜的导电能力及控制CNTs流失的角色。因此, 与单修饰膜相比, 共修饰膜不仅能更有效地传输电荷, 而且其表面生长的钙钛矿层晶粒尺寸更大, 覆盖率更高。此外, 共修饰膜在可见光范围内仍然保持优异的透光率, 550 nm波长处的透光率为88.8%。组装成器件后, 共修饰膜的光电转换效率(PCE)为5.75%, 远高于CNTs和DMSO单修饰膜及纯PEDOT:PSS膜, 后三者的PCE分别为3.01%、2.03%和1.30%。     

氯磺化聚乙烯/聚甲基丙烯酸扩散渗析膜的制备与性能研究

以氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)为基体,采用自由基聚合的方法引入功能单体甲基丙烯酸(MAA),制备了一系列具有互穿网络结构的CSM/PMAA复合阳离子膜.对膜的含水量、耐碱性、机械稳定性及热稳定性的测试结果表明,MAA的引入提高了膜的亲水性(膜的含水量在5.38%~28.3%之间),并赋予了复合膜可交换离子基团(离子交换容量在3.57~3.88mmol/g之间);制备的膜具有良好的力学性能(拉伸强度为19.3~33.4 MPa,断裂伸长率为140.7%~524.9%)、热稳定性(初始分解温度在260~281℃之间)以及优异的耐碱性(在65℃、2mol/L NaOH溶液中浸泡60h后质量损失率仅为0.85%~2.08%).将制备的膜应用于不同温度下NaOH/Na_2WO_4体系的扩散渗析过程,结果显示当硫化剂(DPTT)用量为5%时膜在55℃下的分离性能最佳,其OH-渗析系数为0.003 4m/h,分离系数为16.8.     

基于乙烯基砜化学的高分子膜表面化学糖基化及其活性研究

在高分子膜表面通过化学方法构建糖基化层,实现对生物膜致密"糖被"层的仿生模拟,可以充分拓展及发挥膜材料和糖的生物学功能。利用二乙烯基砜与羟基反应的特性,以乙烯基砜为偶联剂将甘露糖接枝到聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯(PHEMA)聚合物膜表面,制备甘露糖糖基化PHEMA膜。利用傅里叶变换红外光谱对糖基化膜结构进行了表征,根据血凝素蛋白特异性识别糖的性质对糖基化反应条件进行了优化,并在蛋白和细胞水平对其进行了生物学评价。结果表明,制备的甘露糖糖基化PHEMA膜具有良好的抗垢性能,能够特异性识别和吸附伴刀豆球蛋白A(ConA);糖基化膜能够引起小鼠单核巨噬细胞(RAW 264.7)特异性粘附且具有较低的细胞毒性。提供了一种高分子膜表面糖基化的简单方法,为仿生膜表面的构建以及细胞表面糖参与的生物代谢活动的研究提供了基础。     

金属基掺杂水滑石自修复型溶胶-凝胶膜层制备及机理研究

设计并实现了一种自修复溶胶-凝胶膜层。利用膜层中添加的水滑石颗粒的阴离子交换作用实现了自修复功能,并对其修复机理进行设想和论证。长期浸泡测试结果表明,膜层中水滑石颗粒的最佳添加量为10%(质量分数)。通过X射线衍射和扫描电子显微镜观察验证设想。此种膜层的自修复功能是通过膜层中添加的水滑石颗粒的阴离子交换作用实现的。     

吡啶取代度对聚乙烯醇基碱性阴离子交换膜性能的影响

将具有共轭结构的吡啶盐接枝在聚乙烯醇(PVA)基质上,制备出吡啶基团功能化的PVA-FP阴离子交换膜。N元素分析测得该系列膜最大取代度为10.4%(No.3膜);吡啶基团的引入将膜的初始热降解温度提高了近32℃;吡啶基团的线性分布提高了OH~-离子的迁移效率;70℃时No.3膜表现出最高的OH~-离子电导率(3.02×10~(-2) S/cm),分别将其浸泡在2 mol/L、4 mol/L、6 mol/L的KOH溶液中进行耐碱稳定性测试,未见电导率下降,升高碱液浓度至8 mol/L,其电导率在120 h后稳定在初始值的88%左右,表现出优异的耐碱稳定性能。