纳滤膜研究与应用

采用界面聚合的方法制备了带正负两种电荷的新型复合纳滤膜。先将氯甲基化聚砜/聚砜共混膜季铵化得到正电荷的基膜，再通过2,5-二胺基苯磺酸(DIA)和均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应得到荷负电的复合层，从而制备了QAPSF/PSF/DIA复合纳滤膜。实验测定了基膜和复合膜对单盐、PEG1000和PEG1000+NaCl混合系统的通量和截留情况，实验结果表明，复合膜对PEG1000的截留率达到86%,对盐的截留率不高，在0%～35%之间。还研究该复合膜对染料+盐系统的应用情况。实验结果表明QAPSF/PSF/DIA复合膜对活性翠蓝截留率达到100%,对二甲酚橙截留率达到96%,对染料截留率随染料分子量增大而增大。     

静电喷雾制备NH2-UIO-66(Zr)复合纳滤膜及其性能研究

利用静电喷雾方法成功制备了聚乙烯亚胺(PEI)/均苯三甲酰氯(TMC)荷正电纳滤膜,并在此基础上引入NH₂-UIO-66(Zr),进一步提升了复合纳滤膜的性能。通过FTIR、SEM、EDS、Zeta电位等表征手段研究了复合膜结构、形貌和表面电荷,并采用错流测试装置对不同重金属溶液进行分离性能测试。结果表明,当MOFs的添加量为0.01 wt%时,制备出的复合纳滤膜性能最优,通量为8.9 L·m^-2h^-1 bar^-1,对NiCl₂的截留率为90%,较空白纳滤膜的通量提高26%且未牺牲截留效果。此外,NH₂-UIO-66(Zr)复合纳滤膜对Cu Cl₂的截留效果大于90%,且稳定性较好,该工作为制备荷正电纳滤膜提供了参考。     

一种新型荷电纳滤膜的制备及其在镁锂分离中的应用

以N,N-双(3-氨丙基)甲胺和均苯三甲酰氯为两相单体，通过调节水相添加剂及后处理PEI涂覆工艺制备了具有高性能的荷正电复合纳滤膜。在0.5 MPa,2 000 mg/L氯化镁进料液的条件下，该纳滤膜对氯化镁的截留率为98.6%，通量为63.5 L/(m²·h)。采用荷正电纳滤膜对模拟卤水进行测试，纳滤膜对Mg²⁺和Li⁺的截留率为93.8%和5.2%，渗透通量为52.3 L/(m²·h)，分离因子S_Mg,Li为0.065，表现出极佳的选择分离性。     

N,O-羧甲基壳聚糖/聚砜复合纳滤膜的制备及性能研究

以聚砜(PsF)超滤膜为基膜、N,O-羧甲基壳聚糖(NOCC)水溶液为活性层铸膜液、戊二醛(GA)为交联剂,采用涂敷和交联的方法制备了复合纳滤膜.测试了膜表面的流动电势(E)随操作压力(△P)的变化,实验结果表明在电解质溶液中,NOCC/PSF复合NF膜表面荷负电.对其结构和形貌进行了表征,并研究了有机小分子添加剂对复合膜截留性能的影响.NOCC/PSF复合NF膜对几种无机盐的截留顺序为Na2S04＞NaCl＞MgSOa＞MgCl2,呈现出荷负电纳滤膜的截留特征.     

戊二醛交联的壳聚糖硫酸酯/聚砜复合纳滤膜的制备及截留特性

采用均相合成的方法制备了一种典型的两性聚电解质--壳聚糖硫酸酯(SCS).以SCS的水溶液为复合纳滤膜活性层铸膜液,戊二醛为交联剂,聚砜超滤膜为基膜,采用涂敷与交联的方法制备了壳聚糖硫酸酯/聚砜(SCS / PSF)复合纳滤膜,采用环境扫描电镜(ESEM)对其表面和断面结构进行了表征, 并研究了活性层铸膜液的组成及制备条件对复合膜截留性能的影响.所制得的复合NF膜在13～15℃、0.30 Mpa下,对1000 mg·L-1Na2SO4和NaCl 溶液的截留率分别为91.2%、48.5%,通量分别为3.2、6.7 kg·m-2·h-1.SCS/PSF 系列复合膜对无机盐的截留顺序为: Na2SO4 ＞ NaCl ＞ MgSO4 ＞ MgCl2.实验结果表明SCS/PSF复合膜表面活性层因吸附电解质溶液中的阴离子而荷负电,并由此决定其对无机盐的截留性能.     

一种荷负电复合纳滤膜的制备及表征

以间苯二甲胺(m-XDA)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体,采用界面聚合的方法在聚砜底膜上形成一层功能层制备了荷负电复合纳滤膜。通过改变界面反应的时间、缓冲溶液的pH、油相单体浓度、水相单体浓度等条件,调节并最终优化该纳滤膜的截留率。该复合纳滤膜对不同盐溶液的截留率顺序为Na_2SO_4MgSO_4NaClMgCl_2,其中Na_2SO_4的截留率可保持在86%。通过扫描电子显微镜,衰减全反射红外光谱仪和X射线光电子能谱对具代表性的纳滤膜的结构进行了表征。利用Zeta电位仪考察该膜表面的荷电性。     

基于树状分子聚酰胺-胺(PAMAM)的复合纳滤膜制备及性能研究

以聚砜超滤膜为支撑膜,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复合纳滤膜。首先优化了界面聚合过程,并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行了膜的表面形貌分析,最后考察了纳滤膜对Na2SO4、不同分子量聚乙二醇及小分子有机物的分离性能。结果表明:较优的纳滤膜制备条件为:PAMAM浓度0.25%(wt),TMC浓度0.3%(wt),界面聚合时间90 s,热处理温度60℃。FESEM分析表明经界面聚合反应后,超滤膜表面形成了一层致密的活性层。随着操作压力的增加及Na2SO4浓度的降低,膜对盐的截留率均不断增大。复合纳滤膜可有效截留盐,且其截留分子量(MWCO)处于600~1000 g mol 1。     

聚酰胺纳滤膜对不同电性抗生素的去除及其机理研究

界面聚合法制备聚酰胺纳滤膜在去除水中抗生素方面有良好的应用前景,但其对带不同电性抗生素的去除效果及去除机理需进一步探究。本研究优化制膜条件：哌嗪溶液浓度为0.8wt%,均苯三甲酰氯溶液浓度为0.2wt%,反应时间为30 s。以带不同电性的氧氟沙星、环丙沙星和甲氧苄啶为特征抗生素,探究聚酰胺纳滤膜对抗生素的去除机理。结果表明,在聚酰胺纳滤膜去除三种抗生素过程中,孔径筛分作用占主导作用。在过滤初期,吸附作用可将截留率提高5%～12%。同时,由于聚酰胺纳滤膜带负电,在静电作用影响下,对荷负电氧氟沙星截留率最高,可达83.2%;对中性抗生素环丙沙星截留率次之,为82.7%;对荷正电甲氧苄啶截留率较低,为71.5%,表明静电排斥作用有利于抗生素的去除。     

聚哌嗪酰胺复合纳滤膜的制备及表征

用哌嗪(PIP)溶液为水相反应单体,均苯三甲酰氯(TMC)正庚烷溶液为有机相反应单体,通过界面聚合法制备聚哌嗪酰胺中空纤维复合纳滤膜,研究了水相单体和有机相单体浓度对纳滤膜的影响及基膜预处理、对复合纳滤膜进行后处理对复合纳滤膜分离性能的影响,采用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AMF)对制备的纳滤膜进行表征,所制备的聚酰胺复合纳滤膜在操作压力0.6 MPa下,对质量浓度2 000 mg/L的MgSO4溶液的脱除率为90%以上。     

基于胺基改性纳米SiO2的有机-无机杂化纳滤膜制备与性能

以聚醚砜纳滤膜为基膜，采用胺基改性纳米SiO₂掺杂树状聚酰胺-胺(PAMAM)作为水相改性剂制备了一类有机-无机复合纳滤膜。通过条件优化实验确定较佳界面聚合条件为有机相单体w(均苯三甲酰氯)=0.5%、w(PAMAM)=0.3%、w(SiO₂)=0.3%、处理时间90 s、处理温度80℃。在该条件下，纳滤膜对无机盐的截留率为67.3%、通量为31.3 L/(m²·h),对模拟污水的分离性能优于采用未改性纳米SiO₂制备的有机-无机复合纳滤膜。制备的纳滤膜对4种模拟矿化污水的截留顺序为Na₂SO₄>KCl>CaCl₂>MgCl₂。     

新型间位芳纶基聚哌嗪酰胺复合纳滤膜的制备及性能研究

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为材料,通过相转化法制备了PMIA基膜,在此基础上,以哌嗪(PIP)溶液为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)正己烷溶液为有机相单体,通过界面聚合法制备了聚哌嗪酰胺复合纳滤膜。对膜表面的形貌及特征进行了表征分析,研究了单体含量、反应时间对复合膜性能的影响,并用4种无机盐溶液和3种染料对膜进行了性能评价。结果表明,在基膜表面成功聚合了一层聚酰胺功能层,该功能层具有良好的亲水性能。膜表面呈现荷负电性,对4种无机盐的截留顺序为Na_2SO_4MgSO_4MgCl_2NaCl。膜对酸性红B、活性黄3和直接耐晒蓝B2RL这3种染料的截留率可达到98%以上,表现出优异的脱色性能。     

氧化石墨烯/碱式硫酸铝掺杂聚醚砜/聚酰胺复合纳滤膜的制备及其性能

先由氧化石墨烯(GO)、硫酸铝和尿素通过水热法制得氧化石墨烯/碱式硫酸铝(GO-BAS)复合物,继与哌嗪(PIP)溶液共混作为水相;均苯三甲酰氯(TMC)溶于正己烷作为有机相;采用界面聚合法使两相单体在聚醚砜(PES)基膜表面形成聚酰胺(PA)功能层,制得氧化石墨烯/碱式硫酸铝复合物掺杂的聚醚砜/聚酰胺(PES-PA-GO-BAS)复合纳滤平板膜,并在较低的工作压力(0.3 MPa)下对其进行性能研究。其对无机盐溶液的截留率依次为:Na——2SO_4(91.08%)MgSO_4(83.42%)MgCl——2(68.97%)NaCl(17.62%);纯水通量可达24.19 L·m~(-2)·h~(-1),较之聚酰胺纳滤膜提高了近60%,且具备良好的稳定性和耐碱性。     

聚哌嗪酰胺复合纳滤膜制备及其性能表征

以聚砜超滤膜为基膜,采用界面聚合方法制备了聚哌嗪酰胺复合纳滤膜,并对其膜性能进行了表征。实验重点考察了基膜性质、聚合单体浓度、聚合反应时间、表面活性剂浓度、酸受体添加量等因素对纳滤膜性能的影响,确定了纳滤膜制备过程的界面聚合优化条件,即:水相单体(哌嗪)浓度0.08~0.12molL-1;有机相单体(间苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯混合物)浓度0.08~0.1molL-1;聚合反应时间3~5min。在0.4MPa、25℃条件下,实验测得复合纳滤膜的水通量为4.12Lm-2h-1bar-1,膜对浓度为0.01molL-1的NaCl的截留率为30%~40%,对浓度为0.005molL-1的Na2SO4的截留率为80%~90%;对分子量不低于300gmol-1的有机物的截留率高于95%。该膜的分离性能接近于商业纳滤膜,其分离机理主要表现为“筛分机理以及膜与电解质之间的荷电作用。     

基于聚电解质调控的多功能层复合纳滤膜的研究

研究利用改性的聚丙烯腈(hPAN)超滤膜为基膜,采用聚二烯二甲基氯化铵(PDDA)和聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS),通过层层自组装(LBL)法在hPAN膜表面吸附沉积生成聚电解质层,然后使用间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)通过界面聚合(IP)法生成1层聚酰胺(PA)层,从而制得具有多功能层的(PDDA-PSS)n-PA复合纳滤膜。结果表明,膜面电位和接触角的变化特征,证实了聚电解质调控膜性能的有效性。在0.8 MPa的过滤条件下,(PDDA-PSS)2.5-PA复合纳滤膜对无机盐的截留性能为:Na2SO4 Mg SO4 Mg Cl2 NaCl,纯水通量为29.72 L/(m2·h),而通过IP法制备的PA复合纳滤膜对4种无机盐的截留率和纯水通量(16.27 L/(m2·h))均低于(PDDA-PSS)2.5-PA膜。且(PDDA-PSS)2.5-PA也具有良好的抗污染特性。     

基于单宁酸-壳聚糖复合胶体粒子的复合纳滤膜及其脱盐性能

以聚丙烯腈(PAN)超滤膜作为载体,以单宁酸(TA)-壳聚糖(CS)复合胶体粒子作为水相溶液,均苯三甲酰氯(TMC)的正已烷溶液作为有机相单体,通过界面聚合法成功制备了一种高通量、高截留的复合纳滤膜.对纳滤膜的表面形貌及性能进行分析,研究单体质量分数及界面聚合时间对纳滤膜性能的影响,用4种无机盐来考察膜的盐截留性能.结...     

荷正电季铵化壳聚糖/聚醚酰亚胺复合纳滤膜的制备及性能研究

以无纺布增强具有耐溶剂、耐热特性的聚醚酰亚胺(PEI)超滤(UF)膜为支撑层,具有荷正电性和良好成膜性的2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)为功能层,制备了一种荷正电HACC/PEI复合纳滤(NF)膜。考察了聚合物浓度、反应时间、交联剂浓度及交联温度等对所制备的复合纳滤膜性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)观察了该复合纳滤膜的表面形貌。结果表明:最佳制备条件下得到的HACC/PEI复合纳滤膜在0.3 MPa、20℃下对MgCl2具有较好的分离效果,其通量和截留率分别为10.9 L/(m2·h)和83.1%;另外,HACC/PEI复合纳滤膜呈现典型的荷正电特征,对二价无机盐具有较高的截留率。     

1种复合纳滤膜的性能及其耐氯性研究

针对现有聚酰胺纳滤膜的耐氯性不高的问题,以均苯三甲酰氯(TMC)和间苯二甲胺(m XDA)分别为油相与水相单体,采用界面聚合的方式,在聚砜底膜上复合了一层功能层制备了m XDA-TMC复合纳滤膜。通过无机盐和糖的分离实验、扫描电子显微镜(SEM)、衰减全反射红外光谱仪(ATR-FT IR)和原子力显微镜(AFM)等手段对复合膜进行测试表征。结果表明,该纳滤膜具有良好的耐氯性,在pH=4.0、活性氯处理强度5 g·h/L的条件下,膜性能仅有少量下降,其盐截留下降率不到1%,有机物截留率下降明显,水通量基本与原膜持平。造成膜的水通量变化的原因,先是聚乙烯醇(PVA)等的剥离造成膜的水通量的下降;然后随着浸泡时间的增加,膜结构改变的因素强于PVA的剥离,膜的水通量开始上升。     

原位界面聚合制备PVDF复合纳滤膜的研究

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)复合纳滤膜性能，以掺入单体哌嗪(PIP)的铸膜液制备基膜，通过原位界面聚合快速制备复合纳滤膜，简化了制备程序。ATR-FTIR分析结果表明，基膜上成功生成聚酰胺(PA)层，SEM观察到PA层表面具有典型结节结构。得到的复合纳滤膜对Na₂SO₄截留率为95.59%,渗透通量为12.37 L/(m²·h·bar),远高于传统界面聚合制备的PVDF复合纳滤膜。72 h的持续测试结果表明该复合纳滤膜具有良好的长期稳定性。     

纳米碳管改性聚哌嗪酰胺复合纳滤膜的制备

采用混酸(H2SO4/HNO3=3/1(V/V))处理多壁碳纳米管(MWNTs)制备了羧基化碳管(Carboxylated MWNTs),并与哌嗪(PIP)反应,制备了胺化的多壁纳米碳管(Amine functionalized MWNTs)。以聚砜(PSf)超滤膜为基膜,以均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体和胺化的多壁纳米碳管与哌嗪(PIP)为水相单体,采用界面聚合法制得多壁碳纳米管改性聚哌嗪酰胺复合纳滤膜。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(RAM)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)和静态接触角表征了改性前后碳纳米管和复合膜的结构,结果表明哌嗪成功氨化改性了碳纳米管,基膜表面复合了一层聚哌嗪酰胺膜。重点考察了碳管在水相中添加量、TMC浓度、聚合时间对复合膜性能的影响,结果显示,在有机相单体浓度为1 g?L?1,水相单体浓度为2 g?L?1,水相中多壁碳纳米管的浓度为0.1 g?L?1,反应时间为45 s,复合膜的纯水通量为85.6 L?m?2?h?1,Na2SO4的截留率达到98%,对不同盐溶液的截留效果分别为:Na2SO4MgSO4MgCl2NaCl。水相中碳纳米管的加入,能有效改善膜的分离性能。     

一种新型共混复合纳滤膜的制备及性能研究

以海藻酸钠(ALG)和羧甲基纤维素钠(CMC)共混液为活性层铸膜液,聚砜(PSF)超滤膜为基膜,环氧氯丙烷(ECH)的乙醇溶液为交联剂,采用涂敷和交联的方法制得一种新型复合纳滤膜,利用红外光谱仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜和接触角测量仪等检测手段对复合膜进行了结构和性能的表征。结果表明,在1.0 MPa压力和30 L?h-1料液流量操作条件下,该复合纳滤膜对1000 mg?L-1 Na2SO4溶液的截留率为97.1%,通量17.3 L?m-2?h-1。以ALG和CMC共混液制备的复合纳滤膜比单一材料膜有更致密的膜面结构,截留率更高。该纳滤膜对不同无机盐的截留性能不同,表现出荷负电膜截留性能,这主要决定于荷电膜与电解质离子之间的静电作用力。