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.     

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.     

分子量对聚酰亚胺纳滤膜耐溶剂、耐高温性能的影响

采用两步法制备聚酰亚胺(PI)纳滤膜,探究了前聚体聚酰胺酸(PAA)分子量对制得PI膜结构与性能的影响.通过调控单体投料比得到不同分子量的前聚体PAA,经亚胺化得到PI膜,最后考察其耐溶剂耐高温性能.结果表明,随PAA分子量增大,PI膜表面由多孔变为致密,通量下降;在一定PAA分子量范围内,对固绿(MW808)的截留率上升,从68.2%增加到93.8%;当PAA分子量进一步增加时截留率保持不变.对制得PI膜进行耐溶剂耐高温测试,发现PI膜在有机溶剂和高温环境中均能保持较好的稳定性,并且随PAA分子量增大,PI膜的化学稳定性和热稳定性增强.由较高PAA分子量制备的PI膜在有机溶剂中对固绿截留率保持在85%以上,高温环境中几乎保持不变.     

聚醚酰亚胺耐溶剂超滤膜的制备及性能研究EI北大核心CSCD

采用浸没沉淀相转化法制备聚醚酰亚胺(PEI)平板超滤膜,考察了铸膜液中聚合物PEI浓度、添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)浓度对膜结构和性能的影响。为提高超滤膜的耐溶剂性能,采用己二胺(HDA)进行化学交联,并研究了不同交联时间下膜性能的差异。结果表明:在不降低膜分离性能的情况下,交联后的膜渗透通量得到了有效提高,在0.1 MPa运行压力下纯水通量由667.1 L/(m^(2)·h)提高到1126.1 L/(m^(2)·h),而对1.0 g/L牛血清白蛋白(BSA)溶液的截留率保持在97%以上。膜溶剂吸附实验发现,在6种不同溶剂中浸泡48 h后,未交联膜在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中已完全溶解,而交联膜仍保持着良好的膜形态,吸附量为0.86 g/g,在乙醇、异丙醇、正己烷、1 mol/L HCl溶液中的吸附量均小于未交联膜,在1 mol/L NaOH溶液中反而增加,说明制备得到的交联膜具有良好的耐溶剂性能和耐强酸性能,耐强碱性能反而变差。     

不同分子量聚丙烯腈共混膜的制备与表征

将普通分子量聚丙烯腈(C-PAN,Mw=18 000)与超高分子量聚丙烯腈(UHMW-PAN,Mw=1 780 000)共混,采用干-湿相转化法制备不对称共混膜.考察了聚合物浓度、共混比、凝胶浴温度、刮膜厚度、添加剂浓度等对膜结构及性能的影响.采用扫描电镜、纯水通量和BSA截留率等测试手段对所制备膜的结构及性能进行表征.结果表明:共混比及成膜过程对共混膜的结构及性能有重要影响.当铸膜液浓度为12%,C-PAN/UHMW-PAN共混比为2∶3,凝胶浴温度为40℃,刮膜厚度为100μm时,共混膜的纯水通量为580L/(m~2·h),BSA截留率为99.99%.随添加剂浓度增加,交联膜大孔结构减少,海绵状孔结构增加,导致其纯水通量降低,BSA截留率增加,膜的结构可以通过上述因素进行结构调控.     

耐非质子溶剂的聚酰亚胺膜的制备

采用化学交联的方法处理由扩散相转化法制备的聚酰亚胺(PI)膜,使之具有优良的耐非质子溶剂的能力。结果表明:当选用的化学交联剂为乙二胺(EDA)、己二胺(HDA)或对苯二甲胺(P)时,均能得到在非质子溶剂中保持稳定结构的PI膜。将经过化学交联和未经处理的PI膜置于DMF溶剂中浸泡48h后,经交联处理的PI膜结构仍保持其形态不变,对虎红钠盐(BR)的截留率也没有下降,而未经处理的膜发生破碎溶解现象。同时发现,EDA比HDA、P与PI的反应更剧烈,这是由于EDA分子是线性结构、而且它的分子体积比后两者要小;EDA交联得到的膜更加亲水,所以膜的通量变大,但EDA交联后得到的膜稳定性变差,易碎裂。     

PVDF超滤膜的制备影响因素研究

采用浸没沉淀相转化法制备了纯聚偏氟乙烯(PVDF)平板超滤膜,并对制膜条件进行了讨论,通过对膜的纯水通量、牛血清白蛋白溶液通量和截留率的测试来考察PVDF超滤膜的性能。结果表明:溶剂种类,聚合物浓度,致孔剂浓度,凝固浴的组成和温度,预蒸发时间,刮膜速度及刮膜厚度等因素对膜的制备均有较大影响。     

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.     

PVA/PVAm改性涤纶滤布复合膜的制备及其抗污染性能

利用聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯胺(PVAm)的混合溶液,经刮膜、干燥和交联固定化处理,改性廉价涤纶滤布制备复合膜.亲水性PVA的羟基和PVAm的氨基被用来提高复合膜的亲水性和抗污染能力.考察了改性涤纶制备复合膜过程中PVA/PVAm共混比例、交联时间、交联剂用量、涂膜厚度以及涂膜次数对复合膜抗污染性能和渗透通量的影响.结果表明:当m(PVA)∶m(PVAm)=1∶1、交联时间为45min、交联剂质量分数为0.2%、涂膜厚度为100μm且涂膜交联2次制备的复合膜的抗污染性能最好.     

PVDF/PI阳离子交换膜的制备及脱盐性能

通过浸没沉淀相转化的方法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚酰亚胺(PI)共混膜,使用4,4′-二氨基二苯乙烯-2,2′-二磺酸与三乙胺(DASD-TEA)溶液修饰共混膜表面,制备出PVDF/PI阳离子交换膜.探究了DASD-TEA溶液的浸泡时间、浸泡温度、DASD浓度与PI的浓度对PVDF/PI阳离子交换膜脱盐率的影响,得出最优的铸膜液配比为质量分数19.0的PVDF、1.0%的PI和80.0%的N,N-二甲基甲酰胺(DMF);最佳的DASD-TEA溶液修饰条件为质量分数0.03%的DASD,浸泡时间为10.0 min,浸泡温度为50.0℃.最佳条件下,PVDF/PI阳离子交换膜的离子交换容量为0.32 mmol/g,含水率为38.6%,纯水渗透率为500 L/(m~2·h·MPa),接触角为81.9°,膜面电阻为2.96Ω·cm~2.采用3组膜对的电渗析装置在电压4 V和流量40 L/h下对2 000 mg/L的NaCl溶液进行了120 min的脱盐实验,PVDF/PI阳离子交换膜的脱盐率为商品化阳离子交换膜的1.33倍,其脱盐性能高于商品化阳离子交换膜.     

聚偏氟乙烯管式超滤干膜制备方法研究

采用十二烷基硫酸钠(SDS)干态处理方法,制备出聚偏氟乙烯(PVDF)管式超滤干膜.考察了SDS浓度、浸泡时间、干燥温度对PVDF管式超滤干膜的纯水通量、蛋白截留率、接触角和机械性能的影响.结果表明:随着SDS浓度的增加,PVDF管式超滤干膜纯水通量均有不同程度的增加,接触角也不断降低,而蛋白截留率则略低于原始膜蛋白截留率,在SDS质量分数为0.20%时,膜性能达到最佳;当浸泡不同时间时,干膜复水后的纯水通量、蛋白截留率均存在较大波动,在浸泡2d时达到峰值;随着干燥温度的升高,干膜纯水通量和蛋白截留率呈现降低的趋势.同时考察了干膜制备完成前后机械性能的变化.测试表明,干膜的机械性能较原膜并无明显的影响.     

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%.     

PVC/硅酸钙共混超滤膜的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶相转化法,将廉价且耐酸碱的聚氯乙烯(PVC)和耐高温、高强度的硅酸钙共混制备出超滤膜。研究了硅酸钙加入量对膜分离性能的影响;利用扫描电镜分析了膜表面和断面的形貌;考察了共混膜的机械性能、热稳定性能及耐酸、耐碱性能。结果表明:在硅酸钙含量为5%(质量分数)时,共混膜具有良好的机械强度、热稳定性及耐碱腐蚀性能。在0.4MPa过膜压力下持续运行5h,对牛血清蛋白(BSA)的截留率保持在98%~96%;在0.2MPa,50℃下持续运行5h时,其对BSA的截留率保持在92%以上。将共混膜在pH=12的强碱溶液中浸泡12h,膜面无明显损伤,截留率基本无下降;在pH=2的强酸中浸泡12h,膜面损伤明显,截留率明显下降。     

两步法聚酰亚胺纳滤膜的制备——凝胶化过程对膜结构与性能的影响

采取两步法制备了聚酰亚胺(PI)纳滤膜。由于固液相转化法是制备纳滤膜最为广泛应用的方法,为改善加工工艺,文中在固液相转化前首先进行了凝胶化处理,然后再经过相转化制备了一系列聚酰胺酸(PAA)纳滤膜,最后通过化学亚胺化形成PI纳滤膜。XRD结果显示,PAA膜在19°左右显示出较尖锐的反射峰,不同溶剂对PAA诱导结晶产生凝胶结构的能力不同,其诱导PAA结晶的能力强弱关系为N-甲基吡咯烷酮(NMP)>N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)>N,N-二甲基甲酰胺(DMF),此步中凝胶强弱会导致其膜结构与性能的很大变化。使用NMP为溶剂并经过凝胶化处理的PAA膜具有最高通量和截留率,分别为98 L/(m2·h)和98%。化学亚胺化会使膜结构前后发生改变,PI膜的皮层变致密,并导致通量变小。     

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.     

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%.     

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%.     

以碳酸氢铵为致孔剂的木质素磺酸铵耐溶剂复合纳滤膜的构筑及性能调控研究

以木磺铵为水相单体,与正己烷的均苯三甲酰氯溶液在乙二胺交联的聚醚酰亚胺膜表面发生界面聚合反应,制备了木磺铵耐溶剂复合纳滤膜.为提高膜通量,选择碳酸氢铵作为致孔剂.结果证明,通过调节碳酸氢铵的加入量可以提高木质素磺酸铵复合纳滤膜的通量.优化后的纳滤膜NF-2AL-1.5N分离10 mg/L考马斯亮蓝R250的二甲亚砜溶液,在48 h分离过程中,膜的渗透率保持在2.4 L/(m~2·h·MPa),截留率稳定在92%左右,说明所制备的复合纳滤膜在二甲基亚砜体系中具有稳定的耐溶剂性能.研究结果为提高耐溶剂纳滤膜分离性能提供了一条富有潜力的路径.     

聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯/聚砜中空纤维纳滤复合膜的研究

以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为表层材料,以对二氯苄为交联剂,聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,通过界面聚合反应(季铵化反应)制备了荷正电中空纤维复合纳滤膜.研究了基膜、PDMAEMA、交联剂、溶剂、催化剂等和制膜工艺对复合纳滤膜截留性能的影响,从中总结出以聚电解质为交联预聚体制备复合纳滤膜的基本规律.首先用本体聚合的方法制备了PDMAEMA,采用中空纤维超滤技术精制PDMAEMA水溶液.PDMAEMA水溶液具有浓度、外加盐和pH的响应性.其凝胶层也表现出相同的特点.研究了以聚砜(PSF)平板膜为基膜时,PDMAEMA复合纳滤膜的制备条件.研究结果如下:此界面聚合反应在有机相中进行;较优的制备条件为:PDMAEMA浓度为2wt%,对二氯苄浓度为1%～1.5%(wt),应加入少量的NaHCO3来维持溶液的微碱性,室温下反应即可进行,反应时间为5h.另外,用辐照交联的方法制备了PDMAEMA平板型复合纳滤膜,所制备的纳滤膜对2g/LMgSO4的截留率为50%左右.中空纤维外压复合纳滤膜的制备实验包括以下内容:进行了中空纤维外压纳滤膜的基膜选择,研究了基膜对聚合物溶液的吸附行为;确定PDMAEMA涂层液的最佳浓度为0.75wt%;在PDMAEMA水溶液中加入0.148mol/L NaHCO3能提高纳滤膜对二价盐的截留率,但对通量的提高不大;往PDMAEMA水溶液中加入5%(v/v)乙醇能得到高通量、高脱盐率的中空纤维纳滤膜,对MgSO4的截留率≥98%,水通量可达19.5L/(m2·h)(内压膜),水通量≥20L/(m2·h)(外压膜);加入催化剂碘化钾(KI)使反应时间缩短为3.5h.荷正电的PDMAEMA中空纤维纳滤膜对无机盐的截留率顺序为:MgSO4＞MgCl2＞NaCl＞KCl＞KI,对阳离子的截留顺序为:Mg2 ＞Na ＞K ,对阴离子的截留顺序为:Cl-＞Br-＞I-.对蔗糖的截留率＞60%,对D-甘露糖的截留率为37.4%(外压膜)和32.2%(内压膜),并能有效软化自来水.对分子量大于300的小分子荷正电染料的截留率＞50%.纳滤操作条件影响纳滤膜对无机盐的截留性能.无机盐的浓度上升,纳滤膜的截留率和通量都略有下降;纳滤膜对无机盐的截留率和水通量随着操作压力的增大而增加.PDMAEMA复合纳滤膜表现出温度敏感性和pH敏感性.制备了PDMAEMA中空纤维内压纳滤膜,确定PDMAEMA溶液的浓度为0.75wt%,内压纳滤膜对无机盐的截留率和通量的变化与压力的关系符合高斯曲线.实验测试了PDMAEMA复合纳滤膜的耐溶剂性,所用溶剂为纯水,0.5mol/L HCl,0.5mol/L NaOH和30%H2O2(wt%).实验表明:PDMAEMA复合纳滤膜的杀菌性、耐碱性和耐氧化性较好,但不适于在酸性介质中保存和使用.