采用聚合左旋多巴涂覆及MPEG-NH2接枝对PVDF膜亲水改性的研究

通过涂覆3-羟基-L-酪氨酸(左旋多巴,L-DOPA)和再接枝氨基聚乙二醇单甲醚(Methoxypolyethylene glycol amine,MPEG-NH2)的方式对疏水聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行表面亲水改性.在Tris缓冲溶液中,左旋多巴通过氧化反应形成聚合物,粘附在膜表面形成涂覆层,再通过氨基与聚合左旋多巴的共价结合将MPEG-NH2刷状聚合物接枝到PVDF膜表面.实验通过水接触角、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜等测试手段,分析和对比膜改性前后的特征和表面形貌,同时考察原膜、涂覆改性膜和接枝改性膜对乳化油的分离效率和抗污染能力.实验结果表明,左旋多巴涂覆和后续MPEG-NH2接枝改性虽然减小了PVDF膜孔径和纯水通量,但能明显提高膜表面的亲水性和过滤效率,并在乳化液分离实验中提高膜的抗污染性能和膜清洗通量恢复率.     

低温等离子体接枝改性PVDF膜

采用低温等离子体接枝技术改性聚偏氟乙烯膜(PVDF),在PVDF膜表面引入疏水性单体苯乙烯,达到改变膜表面孔径的大小和孔径分布的目的.通过傅立叶红外光谱仪(FTIR-ATR)对改性前后的PVDF膜表面进行了结构分析,考察了PVDF膜接枝前后官能团的变化.采用示差扫描量热仪(DSC)分析了PVDF改性前后膜的孔径分布,考察了改性条件对膜孔径大小和分布的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观测了PVDF膜改性前后表面形貌的变化.研究了接枝温度、接枝时间等接枝条件对PVDF改性膜纯水通量的影响.结果表明,随着照射时间和接枝时间的延长,PVDF改性膜的孔径分布变窄,纯水通量下降,接枝率提高.     

利用聚合多巴胺及PEG对PVDF中空纤维膜进行表面功能化的研究

通过涂覆多巴胺对PVDF中空纤维膜进行亲水改性,并利用聚合多巴胺(PDOPA)的强附着性进一步进行氨基聚乙二醇(mPEG-NH2)接枝改性,实现微滤膜表面功能化.实验研究了不同反应条件下涂覆和接枝效果,并以乳化油溶液进行过滤对比分析.实验结果表明,经过480min多巴胺涂覆改性,PVDF中空纤维膜亲水性能提高,接触角由原膜的84.9°降低为50.1°,膜表面水滴渗透速度加快;涂覆时间影响膜的纯水通量,30min涂覆时间,纯水通量较原膜提高6.4%;过滤乳化油废水时,改性后的膜通量衰减速率减缓,稳定通量增加,抗污染性能提高.在PDOPA涂覆改性膜基础上进行mPEG-NH2接枝后,亲水性进一步提高,乳化油去除率提高13%.通过多巴胺涂覆与mPEG-NH2接枝,均有效提高了PVDF中空纤维膜在处理乳化油方面的性能.     

高强度PVDF-PET编织管改性复合膜的制备及其性能研究

本研究以PET编织管为内支撑层,以PVDF为膜基材、PVA为亲水化改性剂,利用涂覆-浸没凝胶相转化法制备得到具有高强度的PVDF-PET编织管改性复合膜,考察编织管的参数及PVA浓度对改性复合膜性能的影响,并以城市二级出水为过滤对象分析了改性复合膜的相关性能.结果显示:随PET编织管外径增大或编织目数减少,复合膜纯水通量、平均孔径都有显著的提高,而孔隙率却降低,当编织管外径为2.1mm,目数为45(约325μm)时,复合膜的纯水通量达1 516L/(m2·h),孔隙率高达61.6%.随着PVA浓度的增加,膜纯水通量上升,孔隙率、平均孔径增大,复合膜表面从大量致密的微孔逐渐变为大孔、多孔,孔间连通度增大,在PVA浓度为4%时,膜表面孔分布更为均匀、密集,膜通量、孔隙率、平均孔径的数据整体最优;且复合膜对浊度具有很好的去除效果.     

聚偏氟乙烯中空纤维膜表面疏水化制备方法研究

提出了一种新的多孔膜表面疏水化处理方法,通过超滤操作,使分散液中聚偏氟乙烯(PVDF)颗粒沉积在PVDF中空纤维膜表面,然后进行干燥处理,利用PVDF材料特有的本体粘附效应,得到表面疏水化改性的PVDF膜。通过超声处理改性后的PVDF膜,验证了表面疏水层与基膜的结合稳定性。初步优化了涂覆工艺条件:预洗酒精体积浓度80%;预洗基膜时间120min;涂覆后膜丝干燥时间60min;PVDF颗粒固含量0.099%(质量分数);涂覆压力0.050MPa;涂覆时间30min。涂覆后PVDF中空纤维膜内表面接触角从(83±3)°提高至(144±3)°。涂覆后的膜应用于高污染的发酵液膜蒸馏中,抗亲水化时间从180min延长至380min。     

PVDF/SiO_2超滤膜抗污染特性的微观作用力分析

以无机纳米粒子(SiO2)与PVDF共混,使用相转化法制得无机-有机平板超滤膜.考察了SiO2含量在1%~3%(质量分数)范围内对PVDF超滤膜的接触角、膜平均孔径及渗透性能的影响.以BSA为标准污染物,通过过滤实验评价了SiO2改性后的PVDF超滤膜的抗污染行为.通过探针修饰,以原子力显微镜(AFM)检测技术定量分析了膜污染过程中膜面与污染物相互间的微观作用力.结果表明,添加SiO2能有效改善PVDF超滤膜的亲水性能,影响膜平均孔径和渗透性能.SiO2质量分数为1%的改性超滤膜(P1膜)孔径最大,接触角最小且渗透性能最佳,膜表面和断面微观结构的SEM表征结果也进一步证实了上述结论.膜污染评价结果显示,在BSA过滤过程中,P1膜通量衰减速度慢、清洗恢复率高,抗污染性能较好.AFM数据显示,膜面与BSA间的粘附力随膜的亲水性增大而下降,并随着污染物在膜表面的累积程度逐渐下降.初步说明膜与BSA间的微观作用力是导致膜污染发生的主要原因,SiO2的添加能够有效降低膜的初期污染进而提高膜抗污染性能.     

磺酸甜菜碱-硅氧烷型两性离子化学和涂层改性PVDF微孔膜对腐殖酸和蛋白质污染的分析

由于聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜疏水,易形成表面及孔污染,本文采用一步涂层(涂层膜)或者羟基化-接枝交联法(化学交联膜),在膜孔表面引入磺酸甜菜碱-硅氧烷型两性离子, 3-(三甲氧基硅烷)丙氨基-丙烷-1-磺酸,提高PVDF微滤膜耐污染性.接枝两性离子后膜的接触角下降为零,而涂层膜接触角仅略降低.但是交联膜及涂层膜的纯水通量均提升为原膜2倍左右.在处理腐殖酸(HA)溶液时,交联膜和涂层膜的稳定通量提高了70%～90%.而过滤牛血清蛋白(BSA)溶液时,两种膜的稳定通量与原膜接近.采用阻力模型和Hermia模型分析了污染机理.结果表明,两性离子改性后较好地耐腐殖酸污染,但是对蛋白质耐污染较差.表面电位分析表明,腐殖酸高负电性被改性膜表面排斥是膜耐污染重要原因;而蛋白质弱负电性和与膜表面其他相互作用,以及蛋白质之间优先作用,导致易于吸附,覆盖膜表面,两性离子改性优势无法表现出来.本文科学分析了两性离子耐污染的优势和劣势,为表面改性膜的实际应用提供了数据和方法.     

脱硫用PVDF膜的结构调控与性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用浸没沉淀相转化法制膜,研究了亲/疏水性的添加剂对PVDF膜结构、接触角及气通量的影响;采用含氟表面活性剂 Zonyl 8740对PVDF膜进行疏水改性,通过ATR-FTIR、FE-SEM、接触角等对膜表征,并进行脱硫性能评价.结果表明,疏水性添加剂使PVDF膜表面水接触角提高,添加剂种类对膜气通量有明显影响,在20℃、0.01 MPa实验条件下,PVDF膜最大气通量为85.6 m3/(m2·h),Zonyl 8740涂覆改性后PVDF膜表面疏水性提高,水接触角可达到133.5°,二氧化硫脱除率可达到81.3％.     

用于膜生物反应器的仿生抗污染抑菌聚偏氟乙烯膜制备及其性能

利用聚多巴胺一步原位共沉积法，将聚乙二醇(PEG)和铜元素(Cu)仿生固定于聚偏氟乙烯膜(PVDF)表面，制备仿生抗污染PVDF膜。利用X射线光电子能谱和扫描电子显微镜，研究了膜表面固定PEG和Cu后PVDF膜表面结构、元素组成等的特征变化；同时利用接触角、动态渗透分离性能、抑菌性能等分析了表面仿生改性对PVDF膜表面抗污染性和抑菌性能的影响.结果表明，经过膜表面聚多巴胺与改性剂的一步原位仿生修饰，改性膜表面亲水性增强，可有效抑制有机蛋白质在膜表面的吸附污染和细菌在膜表面的黏附(BSA截留率95.2%;大肠杆菌抑制率100%;金黄色葡萄球菌抑制率100%);同时增强了改性膜渗透分离性能.在水处理领域尤其是膜生物反应器方面展示出潜在的应用前景.     

聚电解质改性PVDF膜及其抗蛋白质污染研究

为了提高PVDF膜的抗污染性,采用两步表面接枝聚合的方法,利用含有正电荷的季胺单体2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)和带负电荷的羧酸单体2-羧基乙基丙烯酸酯(CAA)对PVDF中空纤维微孔膜的外表面进行亲水改性.通过控制接枝反应条件得到高亲水性、高通量和抗蛋白质污染的改性膜.结果表明,聚电解质改性PVDF膜的纯水通量保持较高水平,达到912 L/[m~2·h·(0.1 MPa)],水接触角在52 s时变为0°,同时具备优异的抗蛋白质污染性能,过滤蛋白质溶液的操作压力上涨率低,膜表面污染物含量少.     

抽滤法制备PVA/PVDF复合纳滤膜的结构及性能评价

提供了一种制备无缺陷纳滤膜的新思路,采用抽滤法在自制的聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面形成致密的聚乙烯醇(PVA)表层,再以戊二醛(GA)为交联剂,盐酸(HCl)为催化剂交联PVA层,制备出具有不同截留性能的PVA/PVDF复合纳滤膜.结果表明:膜性能与PVA溶液的浓度、抽滤压力和时间密切相关.SEM照片显示,部分PVA渗透到基膜内部,从而形成了无缺陷的致密表层结构.抽滤时间和压力显著影响PVA层厚度进而影响膜通量.AFM结果显示,涂覆PVA后膜的表面更加光滑致密.-0.01MPa压力下,抽滤质量分数1%PVA溶液10min,交联10min制备的膜性能最优,其对甲基蓝的截留率为93.5%,通量达到140L/(m2·h·MPa),可以应用于染料废水处理.     

高疏水表面的聚偏氟乙烯中空纤维膜制备方法研究

采用稀溶液相转化法制备出小粒径的聚偏氟乙烯(PVDF)粒子,然后通过超滤方法将其涂覆在PVDF基膜表面上,得到了高疏水性表面的PVDF疏水膜.初步考察了凝固浴组成和凝固浴温度等稀溶液相分离条件对PVDF粒子的形成以及疏水膜性能的影响.结果表明,通过稀溶液相转化方法可以在基膜表面构建微纳米结构,凝固浴组成对改性疏水膜的表面微纳米结构影响很大,以质量分数为60%DMAc水溶液为凝固浴条件下得到的疏水膜接触角最高,达到144.9°,较基膜的接触角80°显著提高;凝固浴组成对疏水膜的透气系数和透水压力也有影响,透水压力由0.24 MPa提升至0.28 MPa;凝固浴组成对改性后疏水膜的孔径没有明显影响;随着凝固浴温度的升高,接触角呈增大趋势.     

聚偏氟乙烯膜的研究进展

探讨和介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜、超滤膜、共混膜和改性膜近来的研究情况，提出开发高性能的疏水性微孔膜和小孔径亲水性超滤膜，并解决亲水性PVDF膜的耐污染问题，成为PVDF膜的主要研究方向、     

聚偏氟乙烯超疏水分离膜的制备

采用溶液涂覆-浸没相分离法对聚偏氟乙烯膜(PVDF)进行表面复合改性,制备了超疏水分离膜。初步考察了涂覆液中PVDF固含量和涂覆条件(浸泡时间、预蒸发时间、凝固浴组成和凝固浴温度)对复合膜疏水性能的影响。实验结果表明,当涂覆液中PVDF含量为1.88%(质量分数)时,膜丝有最大接触角136°;复合膜的接触角随浸泡时间的延长呈现先增大后减小的趋势,当浸泡时间为40s时,接触角最大,达到133°;在较短时间内(0～5s),预蒸发时间对复合膜的接触角影响不大;复合膜的接触角随着凝固浴中DMAc含量的增加而逐渐减小,随着凝固浴温度的增大而增大,当凝固浴温度为65℃时,膜表面的接触角增至153°。     

聚四氟乙烯平板膜的亲水改性研究

提出一种亲水材料为“藤”、聚四氟乙烯(PTFE)平板膜中的原纤为“树”的“藤缠树”物理亲水改性方法.采用聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为亲水剂,亲水性聚乙烯醇(PVA)为粘合剂,戊二醛(GA)为交联剂,对PTFE平板膜进行亲水改性,考察了亲水改性对平板膜结构和性能的影响.研究表明,扫描电镜(SEM)显示出PTFE膜中的原纤变粗,亲水材料包覆在原纤上;随着PVA和PSS浓度的增加,膜孔径、孔隙率和表面接触角均减小,纯水通量先增加后减小;改性PTFE平板膜的亲水持久性较好,对水晶碾磨废水的浊度去除率达99.84％,亲水改性有效抑制了蛋白质的吸附污染.     

污水处理膜材料的亲水改性及其研究进展

介绍了聚偏氟乙烯(PVDF),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚醚砜(PES)亲水改性的效果.重点介绍PVDF的亲水改性.在改性方法上,介绍了共混,表面涂覆和表面接枝等方法的机理和优缺点.指出了亲水改性的研究方向.     

聚偏氟乙烯膜的超疏水改性研究

为提高疏水膜的疏水性能,使其可在膜蒸馏、膜吸收等领域有更广泛的应用.采用溶液相转移法制备超疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜,考察了铸膜液中PVDF和非溶剂(低分子二醇类化合物PG)的浓度对膜润湿性能的影响.结果表明,通过改变铸膜液中PVDF、PG的浓度,能使PVDF膜的表面静态接触角从75.1°提高到161.7°,滚动角仅为15.8°.还研究了PVDF复合膜的制备条件对膜润湿性能的影响,结果表明,在一定的非溶剂浓度范围,增加复合膜涂覆液中非溶剂PG的加入量,有利于得到较高的复合膜表面接触角,但膜丝在涂覆液中的浸泡时间也需要相应延长.当非溶剂PG的质量分数为39.1%、浸泡时间为50 s时,复合膜表面接触角达到了155°.     

粒子涂覆法制备超疏水PVDF中空纤维膜

将刻蚀法和超滤涂覆法结合对膜表面进行疏水化处理.对聚偏氟乙烯(PVDF)粒子进行刻蚀,使其表面粗糙化,通过超滤方式将其涂覆在PVDF中空纤维膜表面,构建出微纳米粗糙结构的疏水膜表面,可获得表面接触角为159.7°的超疏水表面,同时膜孔不会被涂覆层堵塞.采用有一定溶解能力的分散液进行超滤涂覆,涂覆层和基膜之间发生溶剂化本体粘接,可明显提高涂覆层牢固性.PVDF粒子最佳刻蚀条件:刻蚀剂溶解度参数为19.11(J/cm~3)1/2,刻蚀时间为20min,温度为35℃.分散液溶解度参数为25.87(J/cm~3)1/2,粒子涂覆量为18.0g/m~2为最优涂覆条件.通过性能测试发现,涂覆膜表现出超疏水特性,同时其透水透气性能与原膜无明显变化.     

PVDF/PVA复合膜的制备与性能研究

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种良好的成膜材料,化学稳定性好,可用于直接醇类燃料电池,但是由于PVDF膜本身的疏水性,使PVDF膜水通量降低,从而限制了它在直接乙醇燃料电池的应用。通过在PVDF膜中加入亲水性较强且阻醇性较好的聚乙烯醇(PVA)对PVDF膜进行改性,制备出高性能的PVDF/PVA复合膜,以纯PVDF膜为参考,对复合膜的微观形貌、含水量、亲水性和乙醇渗透率等性能进行了考察。结果表明:随着浸泡时间的延长,PVA溶液能够很好地掺杂到PVDF结构中,含水量和亲水性得到了显著的提高,降低了乙醇渗透率,PVDF基阴离子交换膜的性能得到了提高。     

聚偏氟乙烯中空纤维医用膜的研制

利用非溶剂相转化法,制备不同聚偏氟乙烯(PVDF)改性膜.研究PVDF与聚乙二醇(PEG)-400固含量对膜性能的影响,并将PVDF改性膜与市售血液透析膜F60S的性能进行了对比分析.结果表明,随着PVDF固含量的增加,膜分离孔径和纯水通量逐渐减小,BSA截留率和机械性能提高;随着PEG-400固含量的增加,膜分离孔径先减小后增大,BSA截留率先增加后减小,纯水通量逐渐提高,机械性能下降.PVDF/PEG膜分离孔径与纯水通量比F60S膜略低,BSA截留率、机械性能、血液相容性与F60S膜相比均具优势.