糖基掺杂聚酰胺纳滤膜制备及其性能研究

以哌嗪和糖基物质(葡萄糖、蔗糖和棉子糖)的混合溶液为水相,均苯三甲酰氯的正己烷溶液为油相,采用界面聚合法制备了糖基掺杂的聚酰胺复合纳滤膜.其中,选择了蔗糖掺杂的纳滤膜,讨论了蔗糖和哌嗪的不同比例对纳滤膜的渗透性和分离性能的影响,并对其膜的微观结构、表面润湿性、表面电荷特征进行了详细的测试与表征.蔗糖的掺杂改变了膜的表观结构,降低了膜的粗糙度和聚酰胺皮层厚度,提高了膜的表面亲水性;随着蔗糖比例的增加,纳滤膜的渗透性能也随之增加;当蔗糖质量分数达到0.8%时,膜对Na_2SO_4的截留率仍保持在99.1%,而纯水通量则达到97.0 L/(m~2·h·MPa),较原始TFC膜上涨了86%.     

以PAMAM/TMC为单体的复合纳滤膜制备及其在油田采出水处理中的应用

以聚砜超滤膜为基膜,通过聚酰胺-胺(PAMAM,G0)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应制备了复合纳滤膜.通过正交实验优化了纳滤膜的制备条件,并通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR-ATR)、场发射扫描电镜(FESEM)进行膜表面结构及形貌分析,测试了纳滤膜的盐截留能力.结果表明:纳滤膜制备条件确定为聚酰胺-胺(PAMAM,G0)浓度为0.25%,均苯三甲酰氯(TMC)浓度为0.3%,界面聚合时间为90s,热处理温度为80℃,热处理时间15min.界面聚合后在超滤膜表面形成了一层致密的聚酰胺(PA)活性皮层,所制得的复合纳滤膜盐截留顺序为Na_2SO_4MgSO_4MgCl_2NaCl,表明纳滤膜表面带有负电荷.纳滤膜处理采油废水时,存在过滤初期的通量快速下降、随后的缓慢下降以及最后的通量稳定3个阶段,且压力为0.7 MPa,0.9 MPa和1.1 MPa时所对应的通量由10L/(m~2·h)逐渐升高到22L/(m~2·h),其对采油废水的盐截留率处在12.6%~14%之间.     

界面聚合反应有机溶剂对聚酰胺复合纳滤膜结构及性能的影响

聚酰胺复合纳滤膜的分离性能主要由聚酰胺分离层决定。在界面聚合反应过程中,有机相溶剂的物理性质影响两相单体在界面的溶解及扩散行为,使聚酰胺分离层微观形貌结构发生变化,从而改变膜性能。以异构烷烃混合型溶剂Isopar G,Isopar H,Isopar L和Isopar M为有机相溶剂采用界面聚合法制备聚酰胺复合纳滤膜,考察上述有机相溶剂对复合纳滤膜聚酰胺交联度、分离层微观结构和聚酰胺高分子链堆积程度的影响,通过分析有机相溶剂物理性质与纳滤膜分离性能、聚酰胺层结构参数之间的相关性,探究有机相溶剂对纳滤膜分离性能的影响机制。结果表明,有机相溶剂的表面张力与聚酰胺高分子团簇的分形维数(D_m)呈强相关性,相关性系数为-0.98;D_m与复合纳滤膜的水透过系数(A)呈强相关性,相关性系数为0.95,即通过选取表面张力较低的有机相溶剂,有利于提高聚酰胺高分子的分形维数,使聚酰胺具有更高的链密度,短分子链结构堆积更加疏松,从而制备具有更高水通量的聚酰胺复合纳滤膜。有机相溶剂的表面张力与A的相关性系数为-0.97,进一步印证了上述结论。     

聚合物分离膜的表界面工程

聚合物分离膜材料的表界面工程主要着眼点在于:运用表面改性和功能化方法提高传统聚合物分离膜材料的服役性能,赋予其表面不同于本体的结构特征,建立构筑聚合物分离膜材料表面选择性分离层的新途径,阐明膜表面结构与性能之间的关系,实现聚合物分离膜材料的高品质化与多功能化.本文就聚丙烯微滤膜的仿生修饰与仿生矿化以及薄层复合纳滤膜选择性皮层的"可控"构造择要进行了总结和再思考.所介绍的仿生修饰与仿生矿化方法同样可被用于其它聚合物乃至无机分离膜的表面改性与功能化,基于贻贝仿生化学的聚多巴胺及其系列共沉积涂层可用作薄层复合膜的选择性皮层,或用于界面聚合薄层复合膜的中间层,在一定程度上调控界面聚合,获得一类超薄选择性皮层的高通量水处理纳滤膜.     

复合催化剂对聚酰胺纳滤膜结构和性能的影响

以聚砜(PSf)为基膜,间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体,通过界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜.考察了复合催化剂三乙胺(TEA)和樟脑磺酸(CSA)及反应条件对纳滤膜功能层结构和性能的影响.结果表明:在反应体系中,TEA和CSA的质量比为1/2时,随着复合催化剂中TEA的质量分数从0.5％增加到3％,纳滤膜功能层密度增大,表面粗糙度和水接触角下降,膜通量明显升高,但纳滤膜的截留率及其对盐的选择顺序基本不变.在TEA质量分数为2％、反应时间40 s、热处理温度80℃和热处理时间3 min的最优条件下,所得复合纳滤膜对2 g/L MgSO4溶液的截留率为93.2％,通量为16 L/(m2·h).在0.2～1.0 MPa的操作压力下,聚酰胺复合纳滤膜分离性能稳定.     

耐氯聚酰胺复合纳滤膜的制备与性能

采用哌嗪(PIP)与均苯三甲酰氯(TMC)为单体以界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜,用戊二醛(GA)对聚酰胺复合纳滤膜进行交联处理,再浸入间氨基乙酰苯胺中进行接枝反应得到具有耐氯性的改性复合纳滤膜.通过红外光谱和固体表面电位Zeta电位分析仪表征,证明间氨基乙酰苯胺接枝到活性层表面,降低了复合膜的荷负电性,扫描电子显微镜显示改性膜呈现无孔和更加粗糙的状态,接触角测量表明改性提高了复合膜表面的亲水性.耐氯测试表明,室温下,在pH=4,浓度1 g/L的NaClO溶液中浸泡10 h后,改性膜的截留率由94.04％下降至91.81％,PIP-TMC复合纳滤膜的截留率由94.60％下降至78.85％.     

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.     

基于丹宁酸的低压复合纳滤膜的制备及其染料分离性能

以丹宁酸、异佛尔酮二异氰酸酯为反应物,以聚丙烯腈超滤膜为底膜,采用界面聚合法制备低压复合纳滤膜.ATR-FTIR与扫描电镜(SEM)测试结果表明,PAN表面形成无缺陷丹宁酸(TA)分离层;由于单宁酸(TA)多酚基团的空间位阻作用减慢了界面聚合反应速率,所得纳滤膜表层呈现疏松结构,在0.2MPa低操作压力下,丹宁酸复合纳滤膜的水通量可达15.81L/(m~2 h),甲基蓝截留率为94.5%;随着水相单宁酸浓度的增加,复合纳滤膜的甲基蓝截留率呈现先增加后降低的趋势,水通量的变化规律正好相反;抗污染性能测试表明,以丹宁酸制备的复合纳滤膜具有良好的抗污染性能.     

聚丙烯腈静电纺丝膜表面界面聚合制备复合纳滤膜

以聚丙烯腈静电纺丝膜为基膜,哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)为单体,采用界面聚合法制备新型的复合纳滤膜,并对其性能进行了表征.实验重点研究了界面聚合中参加反应单体的浓度对界面聚合的影响.并用表面全反射红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电镜(SEM)分别对界面聚合前后膜表面化学组成和膜表面、断面的微观结构进行了表征.最后还对复合膜的分离性能进行了测试,在0.3 MPa、25℃条件下,膜的纯水通量为14 L/(m2· h),复合膜对2 000 mg/L NaCl和Na2 SO4以及10 mg/L的固绿和甲基橙小分子的截留率分别为27.92％、95.13％、93.59％和95.81％,达到了纳滤分离级别.     

PA/PDA/CPVC复合纳滤膜的制备及其在模拟染料废水处理中的应用

以氯化聚氯乙烯(CPVC)超滤膜为基膜,将多巴胺(DA)和聚乙烯亚胺(PEI)共沉积后,与均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合制备了聚酰胺/聚多巴胺/氯化聚氯乙烯(PA/PDA/CPVC)复合纳滤膜。通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、接触角仪对PA/PDA/CPVC复合纳滤膜选择层的化学结构、微观结构、表面粗糙度及亲水性进行了表征,探讨了PEI质量浓度对复合纳滤膜结构和性能的影响。研究结果表明：随着PEI质量浓度的增大,复合纳滤膜表面变得光滑、亲水性增强,通量先增大后减小;PEI质量浓度为5g/L时,复合纳滤膜的通量达到最大。PA/PDA/CPVC复合纳滤膜对染料活性黑5(RB5)的截留率皆高于94%,而对NaCl的截留率低于5.6%,说明该复合纳滤膜能够对染料和盐进行较好的分离,复合纳滤膜在模拟RB5染料废水处理中稳定性良好。     

哌嗪量对聚酰胺复合纳滤膜性能的影响

在界面聚合制备聚哌嗪酰胺复合纳滤膜的过程中,研究了水相单体浓度和接触时间对膜性能的影响.水相单体采用哌嗪,质量分数范围为0.1%～0.5%,接触时间范围为60～120s.获得的系列纳滤膜分别进行了脱盐性能测试、红外光谱、表面Zeta电位等分析.结果显示,通过增加哌嗪单体含量或者延长水相接触时间,均提高了底膜中哌嗪的量,从52mg/m~2上升至389mg/m~2,同时,纳滤膜对氯化钙的截留率从4%上升至96%.结构分析后得出结论,界面聚合形成的聚酰胺量是影响纳滤膜对氯化钙截留率的主要原因.     

改性水滑石复合纳滤膜的制备及染料/盐分离性能研究

通过低饱和共沉淀法制备水滑石(LDH),采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)法在水滑石片层表面接枝聚对苯乙烯磺酸钠(PSS),制备改性水滑石LDH-PSS,最后采用层层自组装法制备LDH/LDH-PSS复合纳滤膜,并研究复合纳滤膜对染料与二价盐的分离效果以及不同添加量和LDH/LDH-PSS层数对其性能的影响.分析复合纳滤膜对一价盐、二价盐以及活性黑的截留性能和膜的纯水通量,研究复合纳滤膜的分离性能.结果表明,复合纳滤膜的纯水通量随着水滑石和改性水滑石层数的增加而降低,复合纳滤膜的纯水通量最高达到145 L/(m~2·h·MPa).复合纳滤膜对活性黑5的截留率可达96.7%,且对二价无机盐MgSO_4的截留率低至20%以下.     

纳滤膜制备方法的研究

作为一种新型分离膜,纳滤膜与反渗透膜和超滤膜相比具有特殊性能和优点,已经在很多领域得到了广泛的应用。目前国内外纳滤膜制备方法主要分为相转化法、复合法;着重介绍了目前应用最广泛也是最高效的复合法制备纳滤膜,其中复合法主要包括化学交联法、界面聚合法、层层组装法和膜表面接枝法,并指出了纳滤膜的发展方向。     

IRMOF-3@PAA/PVDF复合纳滤膜的制备及性能

以相转化法制备PVDF基膜,通过IRMOF-3@PAA复合材料实现对其亲水改性,并采用界面聚合方法成功制备IRMOF-3@PAA/PVDF复合纳滤膜.用FT-IR、SEM和AFM等测试手段对IRMOF-3@PAA改性PVDF膜及复合纳滤膜的表面基团、微观结构进行了表征,用静态水接触角和Zeta电位对膜的亲水性及荷电性进...     

纳米硫化铁改性纳滤膜的制备及抗菌性能

为了提高纳滤膜的抗菌性,以三氯化铁和二烯丙基二硫(DADS)为原材料,通过改进的溶剂热法合成具有抗菌能力的纳米硫化铁(nFeS).以聚砜超滤膜为基膜,将纳米硫化铁作为改性剂添加到水相哌嗪单体中,通过界面聚合制备出nFeS改性聚酰胺纳滤(NF)膜.系列表征证明nFeS成功制备并负载到聚酰胺纳滤膜选择层中.nFeS改性聚酰胺纳滤膜在0.4 MPa操作压力下的渗透通量为65.7 L/(m²·h),对1 000 mg/L的Na₂SO4截留率为94.8%;随着nFeS添加量的增加,nFeS改性纳滤膜的抗菌性能逐渐增强.在NF膜具有较好渗透分离性能的前提下,改性NF膜对革兰氏阳性菌的抑菌率达到57%,对革兰氏阴性菌的抑菌率达到41%;同时,nFeS改性NF膜还具有较好的抗污染性.     

高渗透选择性纳滤膜的制备及其分盐性能

以鞣酸(TA)作为第二水相反应材料,通过TA分子与初生态聚酰胺(PA)复合膜表面残余酰氯的酯化反应,调节分离层的物理化学性质和微观结构,研究二次界面反应对复合纳滤膜性能的影响,制备高渗透选择性纳滤膜.结果表明:TA分子通过酯化反应实现在初生态聚酰胺分离层表面的致密沉积;与PA分离层相比,PA-TA分离层具有更小的孔径、...     

溶剂冲洗对界面聚合制备中空纤维聚酰胺纳滤膜的影响

以自制的聚砜(PSf)中空纤维超滤膜为基膜,以哌嗪为水相单体,均苯三甲酰氯为有机相单体,在PSf基膜内表面进行界面聚合反应,制备内压式中空纤维聚酰胺纳滤膜.重点研究了溶剂冲洗过程对界面聚合制备中空纤维聚酰胺纳滤膜的影响.此外,考察了哌嗪浓度、均苯三甲酰氯浓度、反应时间等条件对中空纤维纳滤膜脱盐性能的影响,表征了膜表面形貌和化学性质.在最佳条件下制备的内压式中空纤维纳滤膜的纯水渗透通量为124 L/(m²·h·MPa),截留分子量约为360,对不同无机盐的截留顺序为：Na₂SO₄(97.71%)>MgSO₄(95.08%)>CaCl₂(54.44%)>NaCl(16.18%).     

基于BTP/PIP-TMC界面聚合体系制备高通量复合纳滤膜

选择具有良好亲水性和线性结构特征的1,3-二[三(羟甲基)甲氨基]丙烷(BTP)与哌嗪(PIP)共同组成水相单体,与均苯三甲酰氯(TMC)通过界面聚合合成复合纳滤膜.利用ATR/FTIR、SEM和接触角测定仪等手段对合成的复合纳滤膜进行表征,并考察水相单体中BTP含量对纳滤膜渗透分离性能和亲水性的影响.结果表明,BTP被成功引入到聚酰胺分离层中,随着水相单体中BTP含量的提高,聚酰胺分离层厚度和水通量都有所增加,但对无机盐的截留性能下降.最佳的水相组成为：PIP质量分数为0.4%,BTP质量分数为0.6%,此时复合纳滤膜的纯水渗透系数为105 L/(m²·h·MPa),达到原膜的1.54倍,对Na₂SO₄、MgSO₄、MgCl₂和NaCl的截留率分别为97.3%、91.4%、40.7%和31.7%.     

聚酰胺复合纳滤膜的制备与表征

以聚砜超滤膜为基膜,通过间苯二胺(PDA)与均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜.系统地考察了界面聚合条件对所得复合膜性能的影响及膜对不同类型的无机盐的分离性能.详细表征了基膜与复合膜的表面形貌和接触角.结果表明:最佳聚合条件为:PDA质量分数1.5%,TMC质量分数0.1%,水相浸泡时间3min,反应时间20s,热处理温度80℃,热处理时间3min.在0.6MPa下,对2 000mg/L的MgSO4的截留率和通量分别为95.6%和7L/(m2·h).复合膜对四种不同类型无机盐的截留率的次序依次为Na2SO4MgSO4NaClMgCl2.此外,表面形貌和接触角研究表明通过界面聚合在基膜表面形成了一层聚酰胺功能层.     

荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备及表征

以聚四氟乙烯(PTFE)平板膜为基膜,对其进行亲水改性后,以支化聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)为主要单体,通过界面聚合制备了荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜。采用红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜和固体表面Zata电位分析仪研究了复合纳滤膜的表面化学结构、微观形貌和荷电特性,结果表明,在亲水PTFE基膜表面形成了致密的多层结构,复合纳滤膜在pH为中性的条件下呈现荷正电。通过优化制备条件,复合纳滤膜对MgCl_2溶液的截留率达到95.7%,水通量为13.47 L/(m~2·h)(测试液浓度1000 mg/L,操作压力0.4 MPa)。此外,测试复合纳滤膜对不同盐溶液的截留率大小顺序为MgCl_2(95.7%)MgSO_4(90.7%)Na_2SO_4(77.5%)NaCl(58.1%),对聚乙二醇(PEG)的截留相对分子质量为402。研究表明制备的复合纳滤膜在硬水软化领域具有潜在的应用价值。