硅橡胶/PVDF中空纤维复合膜制备与膜蒸馏性能研究

采用溶液涂覆-固化法制备了硅橡胶/聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维复合膜,实验研究了涂覆次数、硅橡胶溶液浓度、涂覆温度和固化温度等对膜结构与性能的影响。初步探讨了复合膜在处理包含表面活性剂水体过程中膜蒸馏(MD)性能的稳定性。结果表明,利用溶液涂覆-固化的方法,涂覆3次可制得均匀、稳定的复合膜,膜表面的纯水接触角由78°(PVDF膜)提升到149°。在针对含有表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)料液的膜蒸馏处理过程中,原始PVDF膜在实验进行约20min发生亲水化泄漏;该复合膜在连续2h持续运行实验内,膜蒸馏通量保持在约36.6kg/(m~2·h),产水电导率约为16.0μS/cm。     

PDMS/PES中空纤维渗透汽化复合膜的制备

用干湿相转化法制备聚醚砜(PES)中空纤维超滤膜,用不同的涂膜方式将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液涂在经乙醇和正己烷处理过的PES中空纤维底膜的外表面或内表面,制备PDMs/PES中空纤维复合膜,在渗透物侧压力133.33 Pa,通过5%的乙醇-水溶液考察底膜后处理、涂膜方式等因素对膜渗透汽化性能的影响.     

抗菌双层PVDF中空纤维膜制备成功

近日,中科院宁波材料技术与T程研究所高分子事业部功能膜团队通过双层共挤出技术,制备出外层富集抗菌银离子的双层聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜。该团队研究人员在已制备出双连续结构的PVDF膜以及具有良好抗菌性能的中空纤维膜的基础上,为了减少抗菌剂载银分子筛的用量,提高聚偏氟乙烯中空纤维膜的抗菌效率,进一步通过双层共挤出的方式,将载银分子筛富集在双层膜的外层,并采用干喷一湿纺法制备出具有抗菌性能的PVDF中空纤维膜。     

PVDF中空纤维膜修复技术探究

为解决运行过程中功能层破损引起的膜材料提前报废问题,采用自制的针对功能层损伤的微滤膜修复液,以微球吸附法对膜丝进行修复.考察了抽吸时间、抽吸压力以及后处理温度、后处理时间对膜丝性能的影响,确定了最佳工艺条件.修复后膜丝表面光滑平整,运行更加平稳.与修复前相比,运行压力降低了79.4%,对M_n=600 000的PEG截留率提高了19.2%,水接触角降低了28.4%.     

PDMS/PSF中空纤维渗透汽化复合膜制备的研究

采用干湿相转化法制备了聚砜(PSF)中空纤维超滤膜;将PDMS、交联剂、催化剂按一定的比例溶解在正己烷中,采用浸渍法将PDMS溶液涂在PSF中空纤维膜的外表面,制备了PDMS/PSF中空纤维复合膜.在料液温度为50℃、渗透物侧压力lmmHg、料液乙醇含量5%条件下,考察了涂膜液中PDMS浓度、交联剂、催化剂用量以及涂膜次数等因素对膜渗透汽化性能的影响.     

PVDF中空纤维膜改性研究(1)交联PVP制备亲水化PVDF中空纤维膜

利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的自交联以及与聚偏氟乙烯(PVDF)的互交联,实现了PVDF微孔膜的亲水化改性.考察了溶液浓度、反应时间等因素对改性PVDF膜性能的影响,采用FT-IR、NMR、接触角和水通量等测试方法表征改性前后PVDF膜的性能.结果表明,自交联PVP的强吸水性使得改性后的PVDF膜(PVDF-cl-PVP膜)亲水性显著提高,与水的接触角45 s内即可降至0°,膜的纯水通量为600 L/(m2·h).PVDF与PVP的互交联以及PVP的自交联结构使得PVP牢牢固定于PVDF微孔膜外表面及膜内部孔通道表面,实现了PVDF微孔膜的永久亲水化.PVDF-cl-PVP膜经纯水反复清洗后仍能保持很高的亲水性.经PVP改性后,PVDF膜的通量恢复率提高了16％,表明PVDF-cl-PVP膜的抗污染性得到显著提高.     

PVDF中空纤维抗污染膜的制备与表征

采用干—湿相转化法制备Fe(Ⅲ)-Cu(Ⅱ)/PVDF中空纤维抗污染膜,讨论了不同添加剂量的变化及不同的工艺参数对膜性能的影响.通过扫描电子显微镜、水通量测定仪、机械强度测定仪、接触角测定仪分别对膜的微观结构、水通量、抗污染性、机械强度、接触角进行联合表征,分析不同因素对膜性能的影响趋势.结果表明:随着PVDF粉加入量、无机掺杂物质的量、添加剂的量的增加,膜的纯水通量均呈降低趋势,但截留率、拉伸强度、亲水性、及抗污染性能均随变化而增大;随着膜制备的工艺参数——纺丝速度、凝固浴温度的增加,膜的纯水通量增大,而截留率呈下降趋势,膜的拉伸性能得到提高;随着膜制备的工艺参数——干程距离的增大,膜的纯水通量和截留率分别呈现出增大和减小的趋势,膜的孔隙率和拉伸强度及断裂伸长率先增大后减小.     

CNTs-HEC/PVDF多孔复合膜增强太阳能界面水蒸发

太阳能界面水蒸发技术在解决目前人类所面临的能源和淡水资源短缺方面具有广阔的应用前景。水输运是太阳能水蒸发过程中十分重要的一环。理想状态下的水输运是输送适量的水来维持太阳能蒸发层高效、稳定的水蒸发。而蒸发层所拥有的多孔结构所产生的毛细管作用力决定了其水输运的能力。因此,蒸发层内部的孔隙结构非常重要。本文以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,借助碳纳米管(CNTs)的优异光吸收能力,通过羟乙基纤维素(HEC)掺杂并与戊二醛进行交联制备了可用于太阳能界面水蒸发的CNTs-HEC/PVDF多孔复合膜。CNTs-HEC/PVDF复合膜的多孔结构形成的微通道提高了水输运和蒸汽逸出能力,从而增强了太阳能界面水蒸发性能。在1 kW·m^-2的太阳光照射下,其水蒸发速率达到1.81 kg·m^-2·h^-1,相应的光热转化效率为95%。相关实验结果还展现出该复合膜具有优异的循环使用性能、化学稳定性和高效的污水净化能力。     

CNTs-HEC/PVDF多孔复合膜增强太阳能界面水蒸发

太阳能界面蒸发系统近年来被认为是解决水资源短缺和能源危机的有效策略,且获得了长足发展。本文主要聚焦太阳能驱动界面蒸发器,讨论了太阳能界面蒸发技术基底材料以及光热材料的最新研究进展,重点综述了当前研究中常见基底材料的传质特点及其优缺点。同时,探讨了不同光热材料作为光吸收剂的光热转化机制以及太阳能蒸发器在能源和环境领域的应用,并分析了太阳能驱动界面蒸发器复合材料面临的挑战和机遇,以启发太阳能界面蒸发技术的进一步发展。

     

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.     

高分离精度抗污染PVDF中空纤维膜的制备

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种常见的高分子膜材料,具有优良的机械强度、热稳定性和耐化学性,在水处理领域获得了广泛的应用.但由于PVDF膜表面润湿性差,在处理含有机物的废水时易被污染;同时孔径较大的PVDF膜在应用方面会受到一定的限制.为了有效减少膜污染并达到调控孔径的目的,本文采用亲水聚合物聚乙烯醇(PVA)通过表面涂覆、窄缝刮涂、交联的方法对PVDF膜进行改性,改性后的PVDF膜截留分子量减小到80 000以下.当PVA涂覆浓度为1.0%(质量分数)时,改性膜的亲水性能显著提高,在葡聚糖溶液过滤实验中,改性膜的通量几乎不衰减,保持高抗污染性能.     

PVDF中空纤维膜改性研究(2)表面接枝两性离子制备抗污染性电解质响应PVDF中空纤维膜

利用化学引发原子自由基聚合(ATRP)方法,将两性离子3(甲基丙烯酰胺)丙基二甲基(3磺丙)胺(MPDSAH)接枝于聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜外表面,获得具有抗污染性能的电解质响应膜(PVDF-g-polyMPDSAH).随着接枝量的增加,表面改性PVDF膜的亲水性提高,蛋白质吸附量减少.改性PVDF膜的在过滤实验中显示出较好的抗污染性能.PVDF-g-polyMPDSAH膜的蛋白质吸附量随着溶液中NaCl浓度的增加而大幅降低.Na+和Cl-渗入polyMPDSAH支链亦会屏蔽MPDSAH正负偶极的相互作用,导致polyMPDSAH溶胀堵塞膜孔,减小膜的渗透通量.因此,PVDF-g-polyMPDSAH表面与蛋白质的相互作用及其电解质响应性使膜的渗透性得到了智能化地控制.这为两性离子改性PVDF中空纤维膜在蛋白质分离和净化等生物医药领域提供了更广泛的应用前景.     

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。     

PVDF中空纤维滤膜的形态结构

用Ｌ－Ｓ相转换法制备了聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）中空纤维不对称滤膜。铸膜液由聚合物、溶剂和添加剂组成。用电子显微镜（ＳＥＭ）考察了聚合物浓度、添加剂用量及种类对膜形态结构的影响。实验结果表明，聚合物浓度对膜形态结构有显著影响，当铸膜液中聚合物浓度较低时，无论用什么种类添加剂，都能形成大、且多的孔，但孔的形状随添加剂不同而异。当恒定聚合物浓度时，添加剂的用量对膜形态结构有很大的影响，但孔的大小及多少与添加剂含量的多少不成正比。     

GO/膨润土/PVDF复合膜的制备及性能研究

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜的疏水性和抗生物污染性能,以氧化石墨烯(GO)和膨润土为改性材料制备PVDF复合膜,并对其进行膜通量、截留率、拉伸强度、亲水性、孔隙率及抗生物污染性能研究。结果表明,当GO添加量为0.6%,复合膜的各项性能达到最佳;添加膨润土可以提高复合膜亲水性、拉伸强度、膜通量和截留率,但会导致孔隙率有所下降。此外,还以铜绿假单胞菌为研究对象,研究了复合膜的抗生物污染和抑菌性能,结果表明,复合膜的生物污染过程明显降低,且细菌生长缓慢,说明复合膜具有减缓生物污染的作用,具有一定的抑菌性。     

基于PVDF疏水膜的界面聚合改性制备换热管

针对塑料换热器导热系数差的问题,提出基于PVDF(聚偏氟乙烯)疏水性中空纤维膜的界面聚合法制备换热管.该换热管兼具普通塑料换热管的致密层和PVDF疏水膜的大孔隙结构,亲水化后的换热管管壁上的微孔在换热过程中充分填充水,从而在两侧温差作用下形成微对流,提高换热管的导传热系数.本文选用间苯二胺和均苯三甲酰氯作为活性单体,PVDF疏水性中空纤维膜作为基体制备了PVDF换热管,考察了水油两相单体浓度及吹扫线速度对换热管基本性能的影响.     

纳米ZnS/PVDF复合膜的制备及其光学性能

以醋酸锌(ZnAC₂ ·2H₂O)和聚偏氟乙烯(PVDF)为原料, N-N-二甲基甲酰胺为溶剂, 采用溶胶-凝胶原位复合的方法制备纳米硫化锌/聚偏氟乙烯复合膜。X射线衍射和透射电镜分析表明, 复合膜中的ZnS晶粒分布均匀, 平均尺寸在3~7nm之间, 具有明显的立方相结构。紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析表明, 随着ZnS晶粒度的减小, 复合膜的吸收边出现从310→270nm的蓝移, 该复合膜中同时存在368nm的激子复合发光和429nm自激活发光。分散剂的加入不会对复合膜的荧光性能产生本质的影响, 但可以使ZnS生长速度减慢, 分散更均匀。      

PVDF/PET平板式复合膜的制备及性能研究

利用非溶剂致相法制备PVDF/PET平板式复合膜,考察了添加剂、相对湿度、蒸发时间对复合膜性能的影响。结果表明添加剂为5%(wt,下同)聚乙二醇-400和0.5%聚乙烯吡咯烷酮K17复配、空气相对湿度为65%、蒸发时间为10s时制得的复合膜综合性能较优,膜的纯水通量达562.4L/(m2·h),孔隙率为70.5%,断裂拉伸强度和断裂伸长率分别为23.3MPa和58.1%。将此复合膜安装在浸没式MBR中处理生活污水,控制出水通量为0.46m3/(m2·d),连续运行6个月,跨膜压差均小于16kPa,膜比通量均大于8,CODcr去除率均高于83.8%,NH3-N去除率均高于90.1%,SS去除率均高于95.0%。     

部分碳化PTFE/PVDF中空纤维膜的制备及油水分离性能研究

聚四氟乙烯(PTFE)是一种强疏水的氟碳材料,很难用相转化成膜。本文将PTFE粉体分散在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中得到PTFE悬浮液,首先用干湿相转化法制得PTFE/PVDF中空纤维膜胚;然后在氮气气氛下进行部分碳化,制得部分碳化PTFE/PVDF中空纤维膜.用热重分析法、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜研究了PTFE/PVDF中空纤维膜胚的碳化工艺、膜碳化前后表面元素和微观结构变化情况;最后测试了膜的亲疏水变化和油水分离性能.结果表明：PTFE/PVDF中空纤维膜胚中的PVDF在360～450℃时发生C-H断裂,PTFE保持原结构,可以得到部分碳化PTFE/PVDF中空纤维膜.经部分碳化工艺制得的中空纤维膜孔径减小,形成连续、完整的微孔结构.当PTFE含量为40%时,碳化后制得的膜接触角达到102°,疏水性提高;对10%的模拟含油废水的渗透通量达到30 L/(m²·h)(跨膜压差：0.1 MPa)、分离效率达到80%,呈现出较好的油水分离性能和商业应用价值.     

PVDF中空纳米纤维的制备及其固定化酶的性能研究

基于金属有机框架 (Metal organic frameworks, MOFs) 的柔性复合膜材料在气体分离、污染物吸附、药物可控释放等领域具有重要的作用。利用同轴静电纺丝技术,在聚偏氟乙烯 (Polyvinylidene fluoride, PVDF) 的高分子溶液中添加有机配体2-甲基咪唑 (2-Methylimidazole, 2-mI) 作为外壳纺丝液,在甘油中添加锌离子作为内芯纺丝液,制备得到的核壳结构纳米纤维进行水热反应。在内芯甘油溶解形成中空结构的同时,锌离子向外扩散接触到外壳高分子层内表面的有机配体,在中空纳米纤维 (Hollow nanofibers, HNFs) 内部原位生成了MOF晶体ZIF-8,得到了ZIF-8@HNFs柔性复合膜材料。同时研究了金属盐与有机配体的不同比例、水热生长时间和温度对中空纳米纤维内部生长ZIF-8的影响。最佳金属盐与有机配体的物质的量比为1∶40,65℃水热生长4 h。采用XRD、SEM、FT-IR和氮气吸附-脱附实验等对ZIF-8@HNFs柔性复合膜的结构和性能进行了表征。结果表明,ZIF-8原位生长在中空纳米纤维内部,负载量为3.351%,ZIF-8@HNFs复合材料的比表面积为38.189 m²/g、孔体积为0.204 cm³/g、孔径分布在4.678 nm 和7.573 nm,并且可以耐受200℃高温、多次弯折和纯水、碱液的浸泡4 h依旧保持结构的稳定性。而ZIF-8本身在酸性条件下会发生解离的特性,使得ZIF-8@HNFs柔性复合膜材料在污染物吸附-解吸、药物可控释放等领域具有潜在的应用价值。