TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜的制备与性能表征

采用非溶剂致相分离法制备TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜,利用傅里叶红外吸收光谱技术、扫描电镜表征了膜的化学组成及微观形态,考察了添加纳米TiO_2粒子对PVDF膜的纯水通量、截留率、机械强度、孔隙率及亲水性等性能的影响。结果表明,与未添加纳米TiO_2粒子的膜相比,其微观结构、亲水性及膜性能均有显著提高;纳米TiO_2粒子的添加有效改善了膜的亲水性及机械强度,但过量添加会造成团聚,从而影响膜的分离性能。纳米TiO_2粒子的质量分数为1%时制得的膜综合性能为优,纯水通量达到了524.3 L/(m2·h),BSA截留率达到了96.3%,拉伸强度为2.69 MPa,断裂伸长率为182%,表面纯水接触角为65.4°,孔隙率为77.9%。     

二氧化钛光催化膜分离耦合技术在水处理中的应用

通过水热法制备纳米二氧化钛,采用相转换法制备TiO_2/PVDF膜,将该复合膜用于光催化膜反应器中,以1 g/L牛血清蛋白(BSA)溶液模拟天然大分子废水,以截留率和膜通量为参数,采用无光截留-光催化降解交替运行方式研究其光催化性能与膜分离性能。结果表明,添加纳米二氧化钛能增大PVDF膜的亲水性,二氧化钛质量分数为3%的TiO_2/PVDF膜亲水性最好,对BSA的截留率达到93%;采用交替运行方式,无光时膜表面截留大量的BSA分子,膜通量减小,衰减率达到85%~90%,加光通纯水一段时间后,由于纳米二氧化钛光催化降解膜表面的BSA大分子,膜通量逐渐恢复,恢复率均达到86%;连续交替运行后,周期逐渐缩短,恢复率趋于稳定。说明TiO_2/PVDF膜用于光催化膜反应器中,将光催化技术与膜分离技术耦合,显著地恢复了膜通量,增加膜的使用寿命,同时避免了催化剂流失。     

聚醚砜/类水滑石杂化超滤膜的制备及性能研究

有机无机杂化膜兼具有机膜、无机膜的优势,是水处理膜的研究热点之一。用氧化镁脱硫废渣制备类水滑石(HTLcs),并将其与聚醚砜(PES)共混,采用相转换法制备有机无机杂化超滤膜PES/HTLcs,考察了HTLcs对PES杂化膜结构及性能的影响。结果表明:HTLcs改善了膜的亲水性能,当HTLcs添加量为0.5%时,杂化膜具有最佳的纯水通量231.93 L/(m~2·h);杂化膜对牛血清蛋白(BSA)的截留率为85%,对聚乙二醇(PEG10K)的截留率在90%以上,均高于纯PES膜,且杂化膜具有更好、更稳定的抗污性能。     

添加剂类型对PES超滤膜结构和性能的影响

采用PEG-400作为有机小分子添加剂、PVP-K30作为有机大分子添加剂、TiO_2作为无机小分子添加剂,使用非溶剂致相分离(NIPs)法制备了PES中空纤维超滤膜。利用电子显微镜(SEM)、实验室自制测量装置对PES超滤膜进行表征。结果表明,当TiO_2的添加量为0.6%时,膜的综合性能最优,此时水通量达到128.6 L/(m~2·h),对牛血清蛋白(BSA)溶液的截留率为83.9%。     

聚偏氟乙烯/TiO_2-石墨烯杂化膜的制备及其性能

为了提升聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的抗污染性,首先通过共混法制备了掺杂二氧化钛-石墨烯(TiO_2-GO)的PVDF杂化膜,并研究不同TiO_2-GO的加入对杂化膜结构和性能影响。而后将聚乙二醇(PEG)接枝改性的TiO_2-GO作为添加组分,掺杂共混制备改性TiO_2-GO的PVDF杂化膜。结构表征和超滤实验结果表明,均匀分散于PVDF中的TiO_2-GO可以提升膜的极性和孔隙率等结构,进而增强了掺杂后杂化膜的通量和抗污染性能。掺杂TiO_2-GO的杂化膜最大水通量是纯PVDF膜的4倍以上。接枝于TiO_2-GO材料中的PEG既能保持致孔剂的作用,又能进一步改善杂化膜结构。因此,掺杂了PEG改性TiO_2-GO杂化膜的通量和抗污染性能也明显增强。     

添加剂对聚醚砜酮超滤膜结构和性能的影响

在杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)铸膜液中,分别添加磺化聚醚砜酮(SPPESK)、聚乙二醇(PEG)、有机小分子和无机盐添加剂,采用相转化法制备了聚醚砜酮超滤膜,并通过扫描电镜和超滤性能测试考察了不同添加剂对超滤膜结构和性能的影响。结果表明,SPPESK的加入提高了膜的亲水性和孔隙率,使膜的渗透性显著提高。有机高分子添加剂PEG的加入,使膜亚层指状孔结构向海绵状孔结构转变。改善了孔道的连通性,提高了膜的亲水性和孔隙率,使膜的纯水通量增加而截留率略有下降。含有羟基的醇类和酸类小分子添加剂有助于纯水通量的提高。无机盐添加剂起到成孔和增溶聚合物的作用。在保持截留率相对较高的条件下,LiCl和ZnCl2可以提高膜的纯水通量。FeCl2在成膜过程中发生水解氧化,部分铁均匀分布在膜三维空间中,与聚合物相互作用,改善膜的结构和性能。     

聚乙烯醇/碳纳米管复合超滤膜的制备及应用研究

以聚乙烯醇(PVA)为基膜材料,以羧基化碳纳米管(c-CNT)为添加剂,采用浸没沉淀相转化法制备了一种新颖的PVA/c-CNT复合超滤膜.考察了c-CNT的用量对膜力学性能、水通量、截留率及耐污染性能的影响.结果表明,当c-CNT用量为2份时,复合超滤膜的拉伸性能、水通量、截留率均达到最佳,膜的抗污染能力得到提高.分别...     

纳米TiO_2/聚醚砜复合膜的制备及其性能研究

通过共混和相转化法制备了纳米TiO_2/聚醚砜复合膜,并考察了纳米TiO_2对膜结构及性能的影响。结果表明,添加纳米TiO_2后,膜断面结构中微孔增多,指状孔长度增长,且有效改善了膜的亲水性和抗污染性。当纳米TiO_2含量为0.3%时,膜综合性能最佳,此时,复合膜的表面接触角为75.9°,纯水通量为50.23 L/(m2·h),对Na2SO4溶液的截留率为40.89%,对牛血清蛋白溶液(BSA)的通量恢复率为91.67%。     

离子液体接枝型纳米二氧化硅对聚偏氟乙烯膜的亲水化改性研究

采用溶液接枝法合成了离子液体接枝型纳米二氧化硅(IL-Si O2),并利用浸没沉淀相转化法制备了聚偏氟乙烯/离子液体接枝型纳米二氧化硅(PVDF/IL-Si O2)杂化膜,考察了IL-Si O2含量对杂化膜性能的影响。采用流动电位、接触角和水通量等手段分析研究了杂化膜的性能。研究结果表明,PVDF/IL-Si O2杂化膜表面带有正电荷;IL-Si O2的加入显著提高了杂化膜的亲水性、拉伸强度和断裂伸长率;杂化膜纯水通量显著增加的同时,对蛋白质的吸附量和截留率均有一定程度上的提高。     

聚砜/纳米TiO_2有机-无机复合超滤膜及其性能

用阴离子表面活性剂改性的纳米TiO_2,加入到聚砜铸膜液中,采用相转化法制备了纳米TiO_2分散均匀的聚砜/TiO_2复合超滤膜.通过测定纯水通量、对牛血清蛋白的截留率、水接触角、黏度,抗污染性,机械强度及处理模拟含油乳化废水等实验,研究了不同TiO_2加入量对膜的超滤性能和力学性能的影响.结果表明,当纳米TiO_2的加入量为2%时,膜的性能得到了明显的改善,纯水通量提高了69%,同时膜的抗压强度和断裂强度也分别提高了50%和26.7%,并且膜的亲水性也明显增强,水接触角由72.1°降低到41.4°,膜的抗污染性明显增强,对含油乳化废水实验中,实现了出油率和渗透通量同时提高.但进一步增加TiO_2的浓度(3%以上)膜的机械强度、亲水性和超滤性能反而下降.因此在聚砜膜中适量地添加纳米TiO_2粒子,可明显改善膜的亲水性和力学性能,提高膜的通量,增强膜的抗污染能力,从而拓宽了膜的应用领域.     

聚醋酸乙烯酯对聚偏氟乙烯膜结构及性能的影响

采用浸没沉淀相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜,研究了亲水性添加剂聚醋酸乙烯酯(PVAc)的含量对膜的结构及亲水性、水通量、截留率、抗污染性等性能的影响。结果表明,添加剂PVAc可以明显改善膜的亲水性、抗污染性,纯水通量也得到明显提高,但PVAc含量较高时,膜的纯水通量下降。当PVAc含量为2%时,膜的综合性能最好,纯水通量达到238 L/(m~2·h),对BSA的截留率为93.2%,纯水通量恢复率达90.3%。     

聚砜/聚苯胺-嵌段式聚醚Pluronic F127复合超滤膜的制备及性能

选用具有不同改性机理的嵌段式聚醚Pluronic F127与聚苯胺(PANI)纳米纤维共同作为添加剂共混改性聚砜(PSf)超滤膜,利用浸没沉淀相转化法制备出PSf/PANI-F127复合超滤膜。考察、比较并分析两种改性材料同时存在对膜结构和膜性能的影响。膜结构通过傅里叶衰减全反射红外(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线能量色散谱(EDS)、扫描电镜(SEM)和接触角等测试表征。膜性能通过纯水通量、截留率、抗污染性能以及添加剂稳定性结果进行评价。实验结果表明,Pluronic F127的加入可以更有效地提高膜表面亲水性,而PANI纳米纤维的加入则可以使膜孔隙率增大、表面孔径尺寸降低、皮层变薄。实验进一步发现,两种添加剂在改善膜结构与性能上起协同作用。PANI-F127一方面提高了膜纯水通量与抗污染性能,另一方面克服了单独使用Pluronic F127时添加量大、截留率低、添加剂易流失的缺点。     

溶胶-凝胶法制备磺化聚砜/二氧化钛超滤膜

采用改性之后的聚砜作为原材料,通过溶胶-凝胶法与二氧化钛进行有机/无机杂化,将不同质量分数的二氧化钛加入磺化聚砜中,经过一系列处理得到磺化聚砜与二氧化钛杂化膜.通过对膜进行水接触角、纯水通量、截留率、机械强度的测试,得出以下结论:当二氧化钛的质量分数在3%以下时,有助于提高复合膜的亲水性和机械强度,在没有影响膜的截留率的同时增加了膜的通量,使得膜具有很好的抗污染能力;随着二氧化钛的不断加入,粒子发生团聚现象,导致杂化膜的性能开始下降.     

PVDF/HTLcs超滤膜的制备及性能研究

用氧化镁脱硫废渣制备了类水滑石(HTLcs),将其与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,采用相转换法制备HTLcs杂化PVDF超滤膜。考察了HTLcs对PVDF杂化膜表面形态、晶体结构、力学性能、热稳定性、渗透性能及抗污性能的影响。结果表明,杂化膜显示了更好的亲水性能和抗污性能,有较高的纯水通量和截留率,HTLcs的添加量为3%时,杂化膜得到最大的纯水通量243.67 L/(m~2·h),且具有较好的抗污性能,其恢复率最高达97.3%。     

杂萘联苯聚醚砜超滤膜的研制

以杂萘联苯聚醚砜(PPES)为膜材料,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用相转化法制备了非对称超滤膜.结果表明,聚合物浓度的变化、添加剂含量的变化、凝胶浴温度或停留蒸发时间的改变都会影响超滤膜的性能,所制得的PPES超滤膜在0.1 Mpa的操作压力下对PEG10000的截留率高于95%,纯水通量可达632 L·m-2·h-1.     

基于精密超滤法的废切削液处理与回用研究

采用自制截留分子质量为3 000 Da的PES/TiO_2杂化精密超滤膜处理废切削液,用油滴粒径分布与红外光谱分析比较了废切削液处理前后的变化,探讨回配切削液中渗透液所占体积分数对理化性能和稳定性的影响,依据渗透通量、化学需氧量(COD)变化、纯水通量恢复率选择了较优的操作参数和膜清洗剂配方。实验结果表明,该超滤膜对0. 02μm以上的乳化油滴、胶体、高分子质量物质截留,低分子质量的有效成分聚乙二醇滤过。由切削原液(10%)、渗透液(10%～50%)和蒸馏水配制的回配切削液具有优秀的理化性能和稳定性。确定了较优的操作条件:压差为0. 4 MPa、料液流速为1. 0 m/s,此时渗透通量达69 L/(m2·h),COD去除率达89. 7%;十二烷基磺酸钠+异戊醇、盐酸两步清洗超滤膜,纯水通量恢复率达94. 5%;此条件下废切削液的回收率达85. 71%。     

PI/ZIF-8杂化膜的制备及渗透汽化分离性能研究

针对渗透汽化分离非质子溶剂/水体系过程中渗透性和选择性之间此升彼降的矛盾关系(trade-off效应),提出制备有机/无机杂化膜的方法。以均苯四甲酸酐(PMDA)和2,2'-双[4-4(氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)为聚酰亚胺(PI)单体,2-甲基咪唑锌(ZIF-8)为无机杂化粒子,采用两步法制备PI/ZIF-8杂化膜,并对杂化膜进行表征和渗透汽化分离性能测试。研究结果表明:ZIF-8可以为水分子提供额外的运输通道,并且引入ZIF-8增强了PI膜的耐溶剂性。当ZIF-8质量分数w(ZF-8)为2%时,杂化膜对于DMF质量分数w(DMF)为90%的体系,通量为242.2 g·m~(-2)·h~(-1),分离因子为17.8;对于DMAC质量分数w(DMAC)为90%的体系,通量为126.2 g·m~(-2)·h~(-1),分离因子为55.2。相比于未改性PI膜,分离DMF/H_2O和DMAc/H_2O体系中,PI/ZIF-8杂化膜的渗透通量分别提高了60%和40%。     

掺杂石墨相氮化碳高通量芳香聚酰胺超滤膜制备

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为膜材料,石墨相氮化碳(g-C3N4)为添加剂,通过相转化法制备了PMIA/g-C3N4超滤膜。分别探讨了不同添加量的g-C3N4对超滤膜的水通量、分子截留性能等影响。结果表明,与不含gC3N4的超滤膜相比,改性后的超滤膜的结构和性能发生了显著变化,添加一定比例的g-C3N4纳米粒子可以有效增加膜的通量和亲水性,但过量的添加会影响膜的分离性能。研究发现,当添加的g-C3N4的量相对于PMIA的质量分数为5%时,膜的整体性能最佳,此添加量的膜的纯水通量达到了542 L/(m^2·h),截留分子量Mm为133.3×10^3,表面纯水接触角为48.36°,孔隙率为67.10%,裂解温度为360℃。     

纳米TiO_2改性PVDF超滤膜的制备

采用溶液刮膜法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,利用TiO_2溶胶对PVDF超滤膜进行了改性。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪、拉力测定仪等对改性前后PVDF超滤膜进行了形貌、结构、亲水性能以及力学性能测试。结果表明,PVDF超滤膜的最佳配方:w(PVDF)为16%,聚乙烯吡咯烷酮与N,N-二甲基乙酰胺质量分数分别为2%,82%。纳米TiO_2能均匀分散在PVDF超滤膜中,显著提升了超滤膜的各项性能,改性PVDF超滤膜中,w(TiO_2)最佳为2%,膜的纯水通量达226.5 L/(m~2·h),牛血清蛋白截留率保持在89.3%,膜的牛血清蛋白污染率由38.5%降至6.7%,膜与水接触角由69.4°降至45.2°。     

m-ZrO_2/PVDF共混膜的制备及性能研究

针对PVDF膜在应用中亲水性差、易污染的缺陷,以小粒径的单斜相纳米Zr O2作添加剂,制备了1种新型m-Zr O2/PVDF共混膜,用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对该膜进行了物相及化学基团分析,用发射场扫描电镜(FSEM)观察表征了该膜表面与断面结构,并研究了m-Zr O2纳米颗粒质量分数在0~1%时,该膜的亲水接触角、纯水通量、截留率及通量恢复率等关键膜性能指标的变化情况。结果表明,m-Zr O2纳米颗粒的适宜加入量为质量分数0.75%,这可使PVDF膜的纯水通量、BSA过滤通量及纯水通量恢复率均提高约30%。