聚偏氟乙烯管式微孔膜的工艺研究

对聚偏氟乙烯(PVDF)管式微孔膜生产工艺进行了研究。系统地讨论了相转化法制备管式微孔膜过程中各个因素的影响。研究发现，铸膜液温度对PVDF管式膜截留率和纯水通量影响不明显；铸膜液中加入NH4Cl后，膜的纯水通量增加，截留率减小，孔径增大；不同凝固浴制得的PVDF管式傲孔膜不同，膜的纯水通量和截留中也不同。     

添加剂对聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜结构及性能的影响

在聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中添加聚乙烯砒咯烷酮(PVP)、LiCl和苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA),采用相转化法制备了PVDF中空纤维共混超滤膜,并通过扫描电镜表征、膜通量和截留率测试等手段,研究了聚合物含量和不同添加剂对PVDF中空纤维膜的结构和性能的影响.结果显示,随着聚合物PVDF含量的增加,膜通量减小、截留率增加、拉伸强度增加;添加剂SMA对膜性能影响较大,PVP和LiC1含量对膜的结构及性能影响较小,随其含量的增加,膜截留率增加.     

纺丝条件对PVDF/PVP共混中空纤维膜性能的影响

采用干-湿法纺丝工艺制备PVDF/PVP共混中空纤维膜,利用红外分析技术和广角粉末衍射表征了膜组成和结晶性质,考察了液膜空气蒸发时间、铸膜液脱泡时间、拉伸速度、芯液温度等纺丝条件对膜的纯水通量、截留率、拉伸强度、断裂伸长率等性能的影响.结果表明,随芯液温度提高,膜纯水通量和截留率变化不大,但能显著提高拉伸强度和断裂伸长率;随着铸膜液脱泡时间和液膜在空气中蒸发时间的延长,膜纯水通量下降,截留率升高,拉伸强度和断裂伸长率增大;拉伸速度与膜拉伸强度和断裂伸长率呈正相关,在3.28 m·min-1时的膜纯水通量和截留率表现最佳.试验条件下得出的最优纺丝条件为:芯液温度60℃,静置脱泡48 h,蒸发时间2s,拉伸速度3.28 m· min-1.     

聚砜管式超滤膜的制备及其结构性能研究

采用浸没相沉淀法制备聚砜(PSF)管式超滤膜。以纯水通量、卵清蛋白截留率、扫描电镜表征膜的结构和性能,考察了PSF含量、凝固浴温度和组成、添加剂种类和含量对PSF管式膜成膜性能及结构的影响。结果表明,凝固浴温度升高、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)含量增加、PEG-400含量增加,都可以使膜的水通量增加、截留率降低;而凝固浴中添加溶剂二甲基乙酰胺(DMAc)、铸膜液中PSF含量的增加,都可以使膜的通量减小,截留率升高。     

凝胶相转化温度和空气预蒸发时间对PVDF超滤膜性能及结构的影响

利用非溶剂相转化法(NIPS),以聚偏氟乙烯(PVDF)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/N,N-二甲基乙酰胺( DMAC)为铸膜液体系,水为凝固浴制备了大通量超滤膜.考察了铸膜液温度、凝胶浴温度、空气预蒸发时间等条件对超滤膜性能与结构的影响.研究结果显示,随着铸膜液和凝胶浴温度的提高,膜纯水通量增大,强度增强,截留率降低,膜的第一泡点压力减小,膜的孔隙率随铸膜液温度升高而增大,随凝胶浴温度升高先增大后减小,膜断面指状孔发育较为通透,海绵层致密.延长铸膜液在空气预蒸发时间,膜的第一泡点压力和孔隙率降低,超滤膜截留率提高,通量和强度变化不大.     

稀释剂对热致相分离法制备聚偏氟乙烯膜结构的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)和一种在常温下为固态的水溶性潜溶剂己内酰胺(CPL)为膜材料和稀释剂,基于热致相分离原理,制备了PVDF微孔膜,通过差示扫描量热仪对不同条件下二元共混物的结晶性能进行了分析,利用扫描电镜研究了稀释剂含量对膜微观结构的影响。结果表明,PVDF质量分数小于25%,PVDF/CPL高温溶液体系在降温过程中发生液-液相分离,主要形成了双连续网络孔结构。研究了PVDF浓度对膜水通量、BSA截留率、膜强度等的影响,该研究为用单一水溶性稀释剂制备PVDF微孔膜定了基础。     

铸膜液中聚甲基丙烯酸甲酯含量对聚偏氟乙烯膜的影响

为深入研究铸膜液中聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)含量对聚偏氟乙烯(PVDF)膜的影响,文中配制不同PMMA含量的铸膜液,通过溶液相转化法制备PVDF平板膜,采用扫描电镜、原子力显微镜和接触角测定仪、孔径分析仪、纯水通量测定仪对膜形貌和膜性能进行分析.结果表明,随铸膜液中PMMA含量增加,膜的孔径减小,膜表面的粗糙程度降低,膜的抗污染性能增强,当PMMA含量为1 wt％时,膜通量达到最大值,膜性能最佳.     

Ag3PO4改性PVDF超滤膜的结构与性能

将不同量Ag₃PO₄均匀地分散在聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中, 利用相转化法制备了改性PVDF膜, 通过扫描电镜(SEM)、接触角测定、过滤实验和污染性测试等研究了其微结构、分离性和耐污染性等, 并考察了膜污染后的清洗效果。结果表明, 添加Ag₃PO₄ 的PVDF膜具有不同的微结构与性能, 当添加1% 的Ag₃PO₄时, 膜皮层变薄、微孔数增多, 并呈现出最优化的水通量、亲水性、力学性、抗污染能力和截留率等。采用太阳光-水清洗能使改性膜的通量恢复率达到85%以上。     

聚偏氟乙烯有机膜的共混改性及性能研究

将聚偏氟乙烯和高分子聚合物共混,通过溶胶-凝胶相转化法研制综合性能良好的微孔膜,考察了铸膜液浓度、PVDF与共混添加剂的配比、凝胶浴温度、溶剂挥发时间和酸、碱、氧化处理对共混膜性能的影响.结果表明,随着铸膜液中聚合物总含量、膜液的黏度增加,纯水通量总体呈下降趋势,孔隙率先增加后减小,最后趋近平衡;随着共混添加剂在铸膜液中相对含量的增加,纯水通量先增加后减小,孔隙率可得到有效提高,平均孔径变化不大;凝胶浴温度对纯水通量没有较大影响;延长溶剂的挥发时间,使平均孔径减小;找到合适的共混添加剂并选择适当的膜液组成,能够使共混改性膜的纯水通量、孔隙率、抗酸、碱、氧化性能较改性前得到有效提高.其中纯水通量较改性前提高10％左右,孔隙率提高15％左右,说明共混化是一种改善PVDF膜性能的有效方法,具有极好的实用开发价值.     

纺丝条件对PVDF/PVC中空纤维膜性能的影响

采用干-湿法纺丝工艺制备PVDF/PVC共混中空纤维膜,通过对水通量、孔径、截留率等的测试,研究了挤出速率、芯液流量、干纺程对PVDF/PVC中空纤维膜性能及结构的影响,并进行了详细的理论分析。试验结果表明挤出速率与膜通量存在最大值,芯液流量与膜通量及截留率呈线性关系,干纺程的影响效果跟挤出速率类似。可以通过改变纺丝条件来制备性能不同的中空纤维膜。     

Effects of mixed solvents and PVDF types on performances of PVDF microporous membranes

Polyvinylidene fluoride (PVDF) microporous flat membranes were cast with different kinds of PVDFs and four mixed solvents [trimethyl phosphate (TMP)–N,N‐dimethylacetamide (DMAc), triethyl phosphate (TEP)–DMAc, tricresyl phosphate (TCP)–DMAc, and tri‐n‐butyl phosphate (TBP)–DMAc]. The effects of different commercial PVDFs (Solef® 1015, FR 904, Kynar 761, Kynar 741, Kynar 2801) on membrane morphologies and membrane performances of PVDF/TEP–DMAc/PEG200 system were investigated. The membrane morphologies were examined by scanning electron microscopy (SEM). The membrane performances in terms of pure water flux, rejection, porosity, and mean pore radius were measured. The membrane had the high flux of 143.0 ± 0.9 L m^?2 h^?1 when the content of TMP in the TMP–DMAc mixed solvent reached 60 wt %, which was 2.89 times that of the membrane cast with DMAc as single solvent and was 3.36 times that of the membrane cast with TMP as single solvent. Using mixed solvent with different solvent solubility parameters, different morphologies of PVDF microporous membranes were obtained. TMP–DMAc mixed solvent and TEP–DMAc mixed solvent indicated the stronger solvent power to PVDF due to the lower solubility parameter difference of 1.45 MPa^1/2 and the prepared membranes showed the faster precipitation rate and the higher flux. The less macrovoids of the membrane prepared with TEP (60 wt %)–DMAc (40 wt %) as mixed solvent contributed to the higher elongation ratio of 96.61% ± 0.41%. Therefore, using TEP(60 wt %)–DMAc (40 wt %) as mixed solvent, the casting solution had the better solvent power to PVDF, and the membrane possessed the excellent mechanical property. The microporous membranes prepared from casting solutions with different commercial PVDFs exhibited similar morphology, but the water flux increased with the increment of polymer solution viscosity. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

聚醚砜质量分数对聚偏氟乙烯/聚醚砜共混膜性能和结构的影响

用与聚醚砜共混的方法来改善聚偏氟乙烯膜的抗收缩性能,以二甲基乙酰胺作溶剂,聚乙烯吡咯烷酮为添加剂,研究了聚醚砜(PES)质量分数对聚偏氟乙烯/聚醚砜共混膜的收缩率、水通量、截留率及形态结构的影响。聚醚砜的加入可以有效地降低共混膜的收缩率,在w(PES)=1.5%时,共混膜的水通量取得极大值,截留率取得极小值。     

EAA及致孔剂PEG400改性PVDF膜的结构及其渗透性能

为了调控聚偏氟乙烯(PVDF)膜的孔状结构和性能,以EAA(聚乙烯丙烯酸)作为添加剂,以PEG400作为致孔剂,通过浸入沉淀相转换法制备了一系列PVDF/EAA复合超滤膜,通过扫描电镜、红外、水接触角、黏度表征、孔隙率、纯水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率、通量恢复率和污染率等测试手段,研究了不同的EAA含量和不同的致孔剂PEG400含量对复合膜性能的影响。结果表明,EAA的添加改善了膜表面的亲水性,致孔剂PEG400的加入提高了铸膜液和凝固浴之间的亲和性,加快了成膜速度,从而在膜表面形成更多的孔洞,其中E-3膜的纯水通量和BSA截留率分别达到了271.57 L.m_?2^.h_?1^和64.83%,相对于纯PVDF膜分别提高了约486.29%和116.10%;通量恢复率和总污染率分别为75.97%和46.51%,相对于纯PVDF膜分别提升了19.37%和降低了26.92%。而P-3膜的孔隙率为53.33%,平均孔径为4.55 nm,相对于未加致孔剂的P-0膜的孔隙率和平均孔径分别提高了约33.33%和88.02%;因此,本研究中提到EAA作为添加剂,及 PEG400作为致孔剂的方法可以显著改善PVDF膜结构和渗透性能。     

辣素衍生物改性PVDF膜的制备及其抗菌性能

以甲基丙烯酸甲酯（MMA）和天然辣素8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺（Capsa）为单体,通过自由基聚合合成辣素衍生物PMMA-Capsa。将PMMA-Capsa与聚偏氟乙烯（PVDF）共混,通过非溶剂诱导相转化法制备PVDF/PMMA-Capsa分离膜,系统地研究了PMMA-Capsa含量对所制备的分离膜表面化学组成、形态结构、亲水性能、抗菌性能及渗透性能的影响。结果表明在成膜过程中PMMA-Capsa倾向于分布在分离膜的表面和孔道表面。随着铸膜液中PMMA-Capsa含量的增加,所制备的分离膜断面结构中海绵层结构逐渐消失,分离膜容易形成粗糙的微孔状表面。PMMA-Capsa的引入使分离膜表面水接触角从88.4°降低到73.1°。渗透实验结果表明分离膜的纯水通量随着PMMA-Capsa含量的增加而增加,而对牛血清蛋白（BSA）的截留率逐渐降低,所制备的PVDF/PMMA-Capsa分离膜的通量恢复率高于纯PVDF膜。PVDF/PMMA-Capsa分离膜具有优异的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌的抗菌效率最高可达97.2%。     

碳纳米管-聚偏氟乙烯共混超滤膜的制备及性能研究

采用硫酸、硝酸混酸改性多壁碳纳米管(MWNTs),将改性的MWNTs分散于1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,再与聚偏氟乙烯(PVDF)的NMP溶液混合,采用浸没相转化法制备MWNTs-PVDF复合超滤膜,考察了制膜条件对膜结构和性能的影响。结果表明,当铸膜液中MWNTs的质量分数到达0.09%、凝胶浴温度达到30℃时,纯水通量最大;随着预蒸发时间的延长,纯水通量下降;铸膜液溶解温度在40～80℃时,所制膜的纯水通量也随溶解温度的升高而增加。     

Preparation and characterization of PVDF-PFSA flat sheet ultrafiltration membranes

High performance polyvinylidene fluoride (PVDF) flat sheet ultrafiltration (UF) membranes have been prepared by an immersion precipitation phase inversion method using perfluorosulfonic acid (PFSA) as a pore former and as a hydrophilic component of the membranes and polyethylene glycol (M_w = 400) (PEG400) as a pore forming agent. The effects of the presence of PEG and the concentration of the PFSA on the phase separation of the casting solutions and on the morphologies and performance of UF membranes including their porosity, water flux, rejection of bovine serum albumin (BSA) protein, and anti-fouling property were investigated. Phase diagrams, viscosities and the phase separations upon exposure to water vapor showed that both PEG400 and PFSA promoted demixing of the casting solution. Scanning electron microscopy measurements showed that the PVDF-PFSA blend membranes had more macropores and finger-like structures than the native PVDF membranes. The PVDF-PFSA membrane (5 wt-% PEG400+ 5 wt-% PFSA) had a pure water flux of 141.7 L/m²·h, a BSA rejection of 90.1% and a relative pure water flux reduction (RFR) of 15.28%. These properties were greatly superior to those of the native PVDF membrane (pure water flux of 5.6 L/m²·h, BSA rejection of 96.3% and RFR of 42.86%).     

PEG/GO/TiO2纳米复合材料改性PVDF膜的制备及其抗污性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污性能,以聚乙二醇2000接枝的GO/TiO₂(PEG/GO/TiO₂)纳米复合材料为添加剂,通过非溶剂诱导沉淀相分离法制备了一系列PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜。采用FTIR、SEM和接触角测试仪对其结构和形貌进行了表征,采用超滤法评价其纯水通量和抗污性能。结果表明,当PEG/GO/TiO₂纳米复合材料质量分数为0.60%时,制备的PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜(记为0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF)表现出最佳的亲水性和抗污性能,其接触角比PVDF膜下降8.2°,总孔隙率增加13.40%,PEG/GO/TiO₂纳米复合材料在PVDF膜中分散较均匀。在0.08 MPa的工作压力下,0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF的纯水通量高达282.44 L/(m²·h),对腐植酸溶液的过滤通量为131.96 L/(m^2...     

酚酞型聚醚砜对聚偏氟乙烯中空纤维膜结构及性能的影响

以二苯甲酮和N,N-二甲基乙酰胺为稀释剂,酚酞型聚醚砜(PES-C)为添加剂,通过热致相分离法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜。采用扫描电镜观察了膜的结构,测试了膜的纯水通量。在膜生物反应器(MBR)中测试了膜的污水通量和出水的化学需氧量及氨氮指标。该法制得的膜具有较为致密的皮层结构和疏松的支撑层结构,添加质量分数为2%的PES-C制备的PVDF膜与PVDF膜相比纯水通量增加60%,污水通量增加37.8%,出水COD去除率增加了3.32%,NH4+—N去除率增加了2.2%,且MBR出水达到排放标准。     

纳米二氧化硅填充PVDF聚合物微孔膜的研究

以丙酮及N,N-二甲基甲酰胺为混合溶剂、聚偏氟乙烯为成膜物质、纳米二氧化硅为填料,通过溶液共混法制备了聚偏氟乙烯/二氧化硅(PVDF/SiO2)复合微孔薄膜。研究发现,溶剂组分质量比对薄膜力学性能有重要影响,当m(丙酮)∶m(N,N-二甲基甲酰胺)=19∶1时,薄膜力学性能最佳,其拉伸强度为3.26 MPa;经纳米SiO2改性后,复合薄膜力学性能随SiO2质量分数的增大先提高后降低,在w(SiO2)=20%时,薄膜拉伸强度达最大值6.36 MPa;复合薄膜孔隙率随SiO2质量分数的升高而增大,当w(SiO2)=40%时,孔隙率达最大值113.9%。     

Characterization of membrane distillation membranes prepared by phase inversion

In this paper, flat membrane distillation membranes have been successfully manufactured from PVDF/DMAc and PVDF/DMF blends by using phase inversion induced by an immersion precipitation technique. The structure of the membranes is asymmetric with a porous top layer and macrovoids, as assessed by SEM. The existence of MD fluxes in these membranes is established by performing various pure water flux experiments. A maximum in the MD fluxes for a particular value of the polymer content in the casting solution from which the membrane is manufactured has been observed. The dependence of the magnitude of the fluxes on the membrane thickness is also discussed and the influence of temperature polarization evaluated.