N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂体系下醋酸纤维素/聚醚砜共混膜的制备与表征

为提高纯聚醚砜(PES)膜的亲水性和抗污染能力,以N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂(DMAc/LiCl)体系为溶剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)为添加剂,采用相转化法制备醋酸纤维素(CA)/聚醚砜(PES)共混膜.探讨和分析了成膜过程中的各种因素对膜纯水通量和BSA(牛血清蛋白)截留性能的影响.确定CA/PES共混膜的最佳铸膜条件为:聚醚砜质量分数18%,PVP K30的质量分数4%,醋酸纤维素质量分数3%,预蒸发时间为20s.对共混膜进行了SEM形貌结构、热稳定性、接触角测试、BSA抗污染性能和共混相容性分析表征.结果表明,DMAc/LiCl体系下制备的CA/PES共混膜亲水性和BSA抗污染性能高于纯PES膜,CA/PES共混体系为部分相容体系,CA/PES共混膜的高温热稳定性稍有下降.     

纳米纤维素原位植入改性聚醚砜超滤膜的性能研究

采用原位植入法将纳米纤维素(CNW)沉积到聚醚砜(PES)超滤膜的表面,研究凝固浴中不同纳米纤维素的浓度对聚醚砜超滤膜性能的影响,分别用扫描电子显微镜、接触角测定仪等对改性膜性能进行评价。结果表明,CNW能够良好的植入聚醚砜超滤膜表面,改变沉淀浴浓度可以获得不同CNW覆盖率的聚醚砜膜表面,改性膜断面和表面形貌也获得不同程度的改善。改性膜的亲水性随CNW浓度的提高而不断增强,当CNW浓度为0.4%(质量分数)时,此时膜拥有最大的纯水通量333 L/(m~2·h),未改性的纯膜只有192 L/(m~2·h)。膜蛋白抗污染实验中通量恢复率的结果表明,改性膜的抗污染能力明显提高。本研究为利用先进纳米材料制备高性能纳米复合膜提供了新的思路和方法。     

基于聚砜的两亲性聚合物对聚醚砜膜的亲水化和抗污染性改性研究

在聚砜(PSf)主链上固定引发点氯甲基后,通过原子转移自由基(ATRP)的方法,将大分子水溶性单体甲基丙烯酸聚乙二醇酯(POEM)接枝聚醚砜上得到一种基于聚醚砜的两亲性聚合物聚醚砜接枝聚甲基丙烯酸聚乙二醇(PSf-g-POEM)。文中以合成的聚醚砜两亲性聚合物为添加剂待对聚醚砜(PES)膜进行共混改性。对改性后的聚醚砜共混膜进行了差示扫描量热分析(DSC)以评估两者的相容性能,测定其接触角和表面化学组成以评价改性前后亲水性变化。此外,论文还对膜的动态抗污染性以及各种过滤阻力也进行了定量测试。     

聚醚砜/磺化聚醚砜共混膜的亲水性和血液相容性

通过亲电取代反应成功合成了磺化聚醚砜并制备了聚醚砜/磺化聚醚砜共混膜。膜的水吸附量和水接触角实验表明,和单纯的聚醚砜膜相比,由于磺酸基的存在使得共混膜的亲水性得到提高。牛血清蛋白吸附实验结果显示:与聚醚砜膜相比,共混膜能有效地抑制牛血清蛋白的吸附。凝血时间实验则表明,聚醚砜/磺化聚醚砜共混膜的凝血时间比纯聚醚砜膜的凝血时间延长了2～3倍,因而共混膜的血液相容性较纯聚醚砜膜得到提高。     

聚醚砜荷正电超滤膜的制备及对染料的分离研究

采用非溶剂相转化法制备了氯甲基聚醚砜/聚醚砜(CMPES/PES)共混膜,并在其表面进行季铵化改性,制得季铵化聚醚砜荷正电超滤膜。经过元素分析,季铵基团成功地接枝在膜的表面。实验对膜的亲水性能、抗污染性能及对染料的分离性能进行了研究。结果表明:季铵化改性膜的亲水性能和水通量显著提高,通量由原来的177L/m2·h增加到233L/m2·h;且改性膜的总污染指数(Rt)和水通量恢复率(FRR)均显著增大,这说明改性后的膜大大降低了不可逆污染。季铵化膜对碱性染料具有较好的分离效果,其中阿利新蓝(AB)的截留率大于90%。     

聚醚砜酮合金超滤膜的制备及表征

采用含二氮杂萘酮结构的磺化聚醚砜酮与聚醚砜酮共混的方法制备了一种新型荷电超滤膜.通过孔隙率、表面接触角、离子交换容量以及对达旦黄水溶液、聚乙二醇(PEG)6000水溶液分离性能的测试和扫描电镜对膜孔结构的观察,研究了合金膜中磺化聚醚砜酮含量对膜性能的影响规律.结果表明:当铸膜液中磺化聚醚砜酮含量从0增加到3%时,合金超滤膜水通量增大到491 L/(m2.h),对PEG6000的截留率可达86%.合金超滤膜具有高水通量、高截留率、亲水性好等特点.     

银粒子修饰聚醚砜抗污染中空纤维膜的制备与性能研究

采用原位还原法制备的银粒子对聚醚砜中空纤维超滤膜进行修饰以提高膜的抗污染能力。以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂,乙二醇为还原剂,在聚醚砜溶液中将硝酸银还原成银粒子,同时采用相转化法制备中空纤维超滤膜。与未修饰的聚醚砜膜相比,经过银粒子修饰的聚醚砜中空纤维膜的抗污染能力和力学性能都得到明显提高,并且膜的初始水通量和截留率也高于未修饰的膜。当PVP含量为7.5%时,银粒子修饰的聚醚砜中空纤维膜的抗污染能力达到最强,膜的综合性能达到最佳:初始水通量为183L/(m2.h),截留率为94.5%,断裂强度为2.87MPa。在此条件下制备含银膜时,银的流失率仅为4.7%,每100g膜中银粒子的含量为4.55g。     

纳米TiO2对不同材料超滤膜结构与性能的影响

选用聚醚酮(PEK)、聚醚砜(PES)、酚酞聚醚砜(PES-C)3种不同的高分子材料,用浸没沉淀相转化法制备了一系列不同纳米TiO2含量的纳米TiO2复合膜,并通过扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱仪(EDS),水接触角测试及超滤实验考察了纳米TiO2对膜的结构及性能的影响.结果表明,纳米TiO2与高分子超滤膜的复合显著改善了膜的亲水性.在截留率较高且基本保持不变的情况下,3种超滤膜的纯水通量和BSA溶液通量都得到了不同程度的提高.而由EDS分析可知,经过一定的时间,膜表面的TiO2会部分脱落,TiO2粒子与膜表面结合的稳定性问题不容忽视.在选用的3种材料中,TiO2粒子与PES-C膜表面结合较为牢固,且复合后BSA溶液通量的增幅最大,通量衰减较小,具有更好的膜结构和性能.     

新型聚醚砜/磺化聚醚砜共混超滤膜制备方法的研究

基于自制的磺化聚醚砜(SPES)溶液,直接将SPES溶液与聚醚砜(PES)共混配制铸膜液,制备新型的聚醚砜/磺化聚醚砜(PES/SPES)共混超滤膜,简化了制膜过程.考察了铸膜液中PES与SPES总固含量、凝固浴温度、预蒸发时间和添加剂对PES/SPES共混膜结构与性能的影响.研究发现,随铸膜液温度的降低和铸膜液中酸含量的增加,铸膜液的比浓黏度增加;制备的共混膜断面为致密皮层和多孔支撑层组成的不对称结构;随铸膜液PES/SPES总固含量的增加,共混膜的水通量降低,截留率升高;随凝固浴温度升高和预放置时间延长,共混膜水通量增加,截留率降低;聚乙二醇200(PEG200)和丙酮的加入有利于改善膜性能,当加入量为2%时,共混膜的水通量都高于460L/(m~2·h),对PEG6000截留率都大于85%.     

氨基功能化聚醚砜气体分离膜对CO_2/N_2、CO_2/CH_4分离性能研究

以四甲基联苯二酚、二氯二苯砜和二氟二苯甲酮为单体通过缩聚合成聚醚砜,再经过溴化和氨化制备了氨基功能化的聚醚砜,通过核磁和红外对其结构进行了表征。探讨了操作条件对CO_2、N_2和CH_4等3种气体在膜中渗透性能的影响。结果表明:氨化后的聚醚砜对CO_2的渗透性能及CO_2/N_2、CO_2/CH_4的分离效果影响显著。     

电化学诱导表面引发原子转移自由基聚合构筑离子型聚醚砜膜功能表面

采用电化学诱导表面引发原子转移自由基聚合(SI-eATRP)技术,在涂覆聚多巴胺的聚醚砜膜基底上接枝离子型聚合物分子刷聚对苯乙烯磺酸钠,并通过单体浓度对聚合物分子刷进行调控。采用SEM、AFM、XPS、水接触角等表征方法对改性聚醚砜膜的结构和性能进行表征;采用水通量对其进行滤过性能测定。结果表明:成功地在改性聚醚砜膜表面接枝离子型聚合物分子刷聚对苯乙烯磺酸钠;聚合物刷相互缠结形成了球状颗粒;随着电化学诱导体系中单体浓度的增大,聚合物分子刷的接枝量增加,同时水接触角显著降低;聚合物膜表面离子型分子刷的构筑改善了亲水性,因此其纯水通量明显增加,牛血清白蛋白(BSA)截留率和通量恢复率都得到了提高。SI-eATRP用于聚合物膜材料的表面改性和调控,在生物相容性膜等领域具有潜在的应用前景。     

TiO_2/酚酞聚醚砜复合超滤膜的研究

采用浸没沉淀相转化法制备了TiO2/酚酞聚醚砜复合膜,系统地研究了溶剂种类、TiO2添加量等条件对TiO2/PES-C膜结构与性能的影响.结果表明:以DMAc为溶剂时液-液分层速度较慢,得到的超滤膜在添加TiO2前后透过性能均较好,截留率高.与不含纳米TiO2的PES-C膜相比,含TiO2的TiO2/PES-C复合膜的超滤性能、亲水性和抗蛋白污染性都有了显著的改善.当TiO2添加量小于3%时,膜表面Ti元素的含量随着TiO2添加量的增加而增加,其透过性能和抗污染性能也在提高,纳米TiO2/PES-C复合膜具有不对称的断面结构和致密的皮层,亚孔层具有更好的贯通性;当TiO2添加量超过5%时,表面明显分布有大量小孔,其断面结构则表现为皮层变厚,亚孔层消失,只存在指状大孔结构,同时膜的透过性能有所降低.在膜的抗污染试验中,通过牛血清白蛋白溶液连续运行和接触角测定实验表明,TiO2的加入有助于减缓膜在运行过程中通量的衰减,增强了膜的抗蛋白污染性和亲水性.当TiO2水溶液添加量为3%时,TiO2/PES-C复合膜的通量达到最大,亲水性最好,且具有较好的抗蛋白污染性.     

DMAc / LiCl 体系下纤维素 / 聚醚砜共混膜的制备与表征

采用 N,N-二甲基乙酰胺(DMAc) / 氯化锂(LiCl)体系作为纤维素溶剂,制备了纤维素 / 聚醚砜共混膜。探讨了共混比对膜的断裂强度、断裂伸长率和纯水通量等膜性能的影响,并确定了纤维素 / 聚醚砜最佳共混比为 1 : 16。 对共混膜进行了 SEM 和 DSC 分析,确认了纤维素 / 聚醚砜共混膜是一个相容的聚合物共混体系。     

聚醚砜与杂萘联苯共聚醚砜共混超滤膜的制备

以聚醚砜(PES)与杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)为膜材料,通过溶液共混,采用相转化法制备了PES/PPBES共混超滤膜.结合差示扫描量热分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、旋转黏度计、接触角测量仪、扫描电子显微镜、万能材料试验机等,分析了PES/PPBES共混比例对铸膜液相容性、铸膜液黏度、超滤膜结构和性能等的影响规律.实验结果表明,当共混物中PPBES质量分数低于20%时,PPBES与PES具有较好的相容性;实验范围内,PES/PPBES中空纤维共混超滤膜均有较高的牛血清蛋白(BSA)截留率,膜的亲水性明显提高,纯水通量显著增加,当PPBES质量分数为30%时,纯水通量可达到60.5L/(m~2·h),是PES膜的2.5倍左右.     

表面荷负电的聚醚砜微滤复合膜初探

在供作基膜的聚醚砜微滤膜表面涂覆一交联荷负电聚合物薄层,得到表面荷负电的聚醚砜微滤复合膜,对该膜形态、接触角、表面流动电位和抗活性污泥污染等性质进行了测评.结果表明,该表面荷负电的聚醚砜微滤复合膜较之其基膜,膜的亲水性、表面荷负电性和抗活性污泥污染性质均有明显的改善和提高.孔径约0.1μm的表面荷负电的聚醚砜复合微滤膜和基膜过滤活性污泥浓度为6 000～10 000 mg/L的污水,滤饼层阻力R_c分别为0.19×10¹¹m^-1和3.13×10¹¹m^-1,膜孔阻力R_p分别为1.36×10¹¹m^-1和4.24×10¹¹m^-1.该荷负电的聚醚砜复合材料可作为应用于膜生物反应器的抗污染膜材料使用.     

PVDF/PES/CA平板式共混超滤膜的研究

研究了致孔剂种类和用量对聚偏氟乙烯(PVDF)/聚醚砜(PES)/二醋酸纤维素(CA)共混平板膜结构和性能的影响,表征了共混超滤膜的水通量、截留率、孔隙率、收缩率和膜的断面形态等。结果表明,添加PES可以提高PVDF膜的尺寸稳定性,而添加1%CA可以提高PVDF/PES共混膜的亲水性,水通量显著增加。当PVDF/PES配比为9.5/0.5,致孔剂采用PEG20000、用量为60%时,其综合性能最优。     

生物纳米银/聚醚砜复合膜的制备及性能研究

采用生物还原法制备生物纳米银(Bio-Ag~0),通过相转化法制备Bio-Ag~0/聚醚砜(PES)复合膜。扫描电镜分析表明,Bio-Ag~0可以均匀稳定地分散在PES基膜中。纳米银共混可以改善膜断面孔结构,在不影响蛋白质截留率的前提下提高复合膜的纯水通量。采用抑菌环、菌落计数及孔板生物膜培养法研究了Bio-Ag~0/PES复合膜的抗污染性能。结果显示,Bio-Ag~0不仅使纳米复合膜具备良好的抗菌性,而且能有效地抑制细菌在膜表面的粘附及生物膜的形成,显著提高膜材料的抗生物污染性能。     

两亲性PP-g-(NVP-co-PEGMA)抗污染改性剂的制备及改性聚丙烯亲水微孔膜的表征

以乙烯基吡咯烷酮(NVP)和聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)为共聚单体,采用熔融接枝法制备了两亲性改性剂PP-g-(NVP-co-PEGMA);利用红外光谱、X射线光电子能谱对制得的改性剂进行表征,研究了PEGMA单体用量对熔融接枝聚合PVP接枝率的影响。利用熔融共混和拉伸成孔工艺制备了聚丙烯亲水微孔膜。利用接触角、热失重分析、扫描电镜和水通量测试对改性剂及膜性能进行表征。结果表明,亲水性支链成功接枝到PP大分子链上,少量PEGMA的加入提高了NVP的接枝率,相比NVP作为唯一单体的情况提高了5.66%;改性PP微孔膜的热稳定性能提高,亲水性也得到很大改善,起始接触角从96.0°下降到57.5°。膜的平均孔径在0.15μm左右,孔径分布相对均匀,孔隙率为32.7%。改性后的PP膜水通量随时间的延长下降缓慢,亲水性和抗污染性能得到大幅度提高。     

表面接枝改性聚酰胺复合反渗透膜及其性能研究

以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为单体、过硫酸钾-焦亚硫酸钠溶液为引发剂体系,通过在聚酰胺复合膜表面进行接枝聚合改性处理,得到亲水性聚酰胺复合反渗透膜.采用衰减全反射红外光谱、场发射扫描电子显微镜、接触角测量仪等仪器分别对膜表面的化学结构、表面形貌和亲水性能进行表征.结果表明,亲水性单体接枝改性提高了膜的亲水性和抗污染性能,且会影响膜的分离性能;当接枝单体HEMA溶液质量分数为4%时,制备的膜综合性能最好,脱盐率最高为99.67%,水通量为40.7 L/(m~2·h),亲水性和抗污染性能较好.     

季铵盐类高聚物含量对聚季铵盐/聚醚砜共混膜形态结构和性能的影响

通过聚季铵盐与聚醚砜共混制备一种抗菌膜,研究了聚季铵盐含量对聚季铵盐/聚醚砜共混膜的水通量、截留率、孔隙率、形态结构、力学性能和抗菌性能的影响.在聚季铵盐质量分数为1.5%时,共混膜的水通量和孔隙率取得极小值.随着聚季铵盐含量的增加,截留率整体呈增大趋势,共混膜的断裂强度和断裂伸长率则逐渐降低.抗菌性能测试显示,共混膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性大于聚醚砜膜,并且随聚季铵盐含量的增加而增强.