PA/PDA/PVDF复合纳滤膜的制备及其在模拟RB5染料废水处理中的应用研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜为基膜,通过多巴胺(DA)/聚乙烯亚胺(PEI)共沉积与交联剂均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合组合的方法制备了聚酰胺/聚多巴胺/聚偏氟乙烯(PA/PDA/PVDF)复合纳滤膜。采用傅里叶变换红外光谱仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜对复合纳滤膜的结构、形貌进行了表征,考察了沉积时间、DA/PEI(质量浓度比)、PEI相对分子质量及DA+PEI沉积总量对复合纳滤膜微观结构与性能的影响,研究了复合纳滤膜对模拟活性黑5(RB5)染料废水的处理效果及运行稳定性。结果表明：最佳沉积时间为60min,随着PEI相对分子质量的减小,DA/PEI中PEI质量浓度的增加及DA与PEI沉积总量减小,复合纳滤膜的纯水通量增加。DA与PEI质量浓度比为1∶3时,PA/PDA/PVDF复合纳滤膜最大纯水通量达到3.11L/(m²·h·MPa),RB5染料废水通量为1.09L/(m²·h·MPa),截留率为95.89%;DA与PEI沉积总量为4g/L时,RB5染料废水最大截留率达到99.45%,纯水通量为1.34L/(m^2<...     

PDA与PEI共沉积和分步沉积方法对纳滤膜性能的影响

采用聚多巴胺(PDA)与聚乙烯亚胺(PEI)共沉积和分步沉积两种方法对聚砜(PSf)基膜进行改性,对比两种方法改性后纳滤膜性能的差异.对改性前后膜的接触角、通量、截留率及稳定性进行了测试,并通过SEM、AFM、ATR-FTIR、XPS等方法对改性前后膜表面形貌结构、官能团种类、元素组成等进行表征.结果表明,改性时间为8 h时,PDA与PEI分步沉积改性后的膜接触角为49.85°,小于共沉积的68.55°;对MgSO_4的截留率为95.2%,高于共沉积改性后的83.0%,但分步沉积对膜通量的影响更大.连续7 d的过滤实验表明两种方法改性后的纳滤膜的盐渗透通量和截留率具有长期稳定性.Zeta电位显示两种沉积方法均使膜表面电负性降低.膜表面表征表明两种方法均能使PDA与PEI交联涂层牢牢黏附在PSf基膜上,但两种改性方法的反应机理有所不同:PDA/PEI共沉积更易发生Schiff base反应,而分步沉积法更倾向于发生Michael addition反应.研究结果对于不同功能改性膜的发展提供理论基础,为PSf膜表面改性提供参考依据.     

聚偏氟乙烯分离膜的表面改性和对重金属离子的吸附性能研究

采用溶液相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜,然后用多巴胺(DA)水溶液对分离膜进行表面改性,再用聚乙烯亚胺(PEI)对膜表面进行接枝改性。采用场发射扫描电镜、红外光谱、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体发射光谱等方法研究了膜的结构、官能团变化和离子吸附性能。结果表明:改性膜和纯PVDF膜相比,亲水性能有了较大提高,改性膜对Cu~(2+)有一定吸附作用,吸附过程符合Freundlich等温模型和准二级动力学模型。     

氧化剂高碘酸钠诱发多巴胺自聚合在MBfR膜表面改性中的应用

针对膜生物膜反应器(Membrane Biofilm Reactor,MBfR)研究中疏水性微孔膜氧传质性能不佳等问题,采用自聚合法(多巴胺为单体)对自制疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行表面改性,并选用高碘酸钠(Sodium Periodate,SP)为氧化剂,研究氧化剂SP投加对于多巴胺自聚合过程、改性膜性能及稳定性的影响.研究结果表明,与未投加SP相比,投加SP能够通过加速多巴胺的自聚合及聚多巴胺在膜表面的沉积,大大缩短多巴胺表面改性时间(自24h降至6h),同时获得适用于MBfR技术的机械性能、亲水性能、氧传质性能良好的多巴胺改性膜,改性膜接触角自原膜76.5°降低至33.4°,氧总转移系数自原膜0.78×10~(-2) min~(-1)提高为1.58×10~(-2) min~(-1)(原膜的2.03倍).此外SP的投加还可以提高改性膜在极性溶液、强酸、强碱中的稳定性,投加SP改性膜在丙酮、0.1mol/L HCl及0.1mol/L NaOH中的稳定性较未投加SP改性膜分别提高了96.5%,85.1%与48.8%.     

PDA夹层调控的荷正电纳滤膜的制备及在水处理中的应用

当前商用纳滤膜在溶液中多显示荷负电，而根据道南效应，荷正电纳滤膜在分离废水中的荷正电物质时更具优势。本工作在掺杂金属有机骨架(MOF)的混合基质基膜上构建聚多巴胺(PDA)中间层，再通过聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)的交联反应制备了荷正电聚酰胺复合纳滤膜。对多巴胺(DA)沉积浓度和时间及TMC有机相的添加条件进行优化；对比了PDA中间层添加前后两种复合纳滤膜对1 g/L的MgCl₂、NaCl、MgSO₄、Na₂SO₄溶液的渗透截留情况；重点考察了改性膜对含Cu²⁺、Ni²⁺和Pb²⁺的重金属溶液及五种阴阳离子染料的处理情况，最后评估了膜的耐污染性能。结果表明，将2 g/L的DA在超滤支撑层上沉积90 min, PEI水相浓度为1.2%、浸没时间为7 min、TMC有机相浓度为0.5%、交联时间为120 s时，所制备的改性膜的综合性能最佳，膜的接触角为51.5°,表面粗糙度下降，等电点在pH为9左右，在溶液中显示荷正电。改...     

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。     

PVDF/PDA共混膜的制备及其性能研究

采用多巴胺自聚合原理生成聚多巴胺,通过聚多巴胺对PVDF膜进行共混改性,制得聚偏氟乙烯/多巴胺(PVDF/PDA)共混膜.采用SEM、纯水和酵母悬浊液超滤杯恒压过滤测试以及抗污染能力测试等对共混膜的结构和性质进行考察,同时探讨了不同共混浓度及不同PDA添加量对膜抗污染能力的影响.PDA添加量为0.3%(质量分数)时,纯水通量从PVDF对照膜的56.19L/(m2·h)提高至69.63L/(m2·h).通过重复过滤实验考察共混膜的抗污染能力,结果表明,加入PDA后共混膜的抗污能力有很大提高,PVDF对照膜的一次和二次通量恢复率仅为68.5%和56.4%,而PDA改性后的共混膜通量恢复率均在90%以上.     

基于聚多巴胺涂层的吸附膜在黄曲霉毒素去除中的应用

黄曲霉毒素毒性强、难降解,对其高效去除是近年来国内外研究的重点.本研究以聚偏二氟乙烯(PVDF)微滤膜为基底,经聚多巴胺(PDA)改性后,共价接枝聚乙烯亚胺(PEI)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTES)、壳寡糖(CS)和氧化海藻酸钠(ADA),以调控膜表面的荷电性和亲水性,提高吸附膜对黄曲霉毒素B1(AFB1)的去除能力.研究发现,原PVDF膜对AFB1的吸附量为17.5×10~(-3)μg/cm~2,接枝改性后吸附膜对AFB1的吸附效果显著提高,其中PDA/ADA膜的吸附量可达到37.2×10~(-3)μg/cm~2.溶液中低浓度蛋白质和油脂对吸附膜的性能影响不大.由于吸附膜主要通过氢键、静电和疏水作用吸附AFB1,可利用pH为11的氢氧化钠溶液对其进行洗脱,实现吸附膜的重复使用.AFB1在洗脱液中被化学降解,20 min内降解率达80%,利用纳滤膜可对洗脱液回收再利用,纳滤透过液中未检测到AFB1残留.     

聚砜膜的表面亲水改性

配制叔丁基过氧化氢(TBHP)-多巴胺(DA)-三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲液,通过在聚砜(PSf)膜表面沉积聚多巴胺(PDA)来制备亲水纳滤膜.研究了TBHP不同添加量以及不同pH时改性膜的亲水性能,并利用FTIR、XPS、水油接触角测量仪、SEM、AFM等方法表征改性前后PSf膜表面的元素组成、结构、形貌、亲水性能、稳定性以及渗透性能.结果表明,pH=8.5、TBHP添加量为800μL时,PSf膜的水接触角由52°降到13°,油接触角由142°升到165°,得到了亲水疏油改性膜,纯水通量为91.3 L/(m~2·h),相比PSf基膜提高了170.4%,截留率达90.7%,超声振荡后,水接触角仅下降3.1°,表现出良好的稳定性.     

利用聚合多巴胺及PEG对PVDF中空纤维膜进行表面功能化的研究

通过涂覆多巴胺对PVDF中空纤维膜进行亲水改性,并利用聚合多巴胺(PDOPA)的强附着性进一步进行氨基聚乙二醇(mPEG-NH2)接枝改性,实现微滤膜表面功能化.实验研究了不同反应条件下涂覆和接枝效果,并以乳化油溶液进行过滤对比分析.实验结果表明,经过480min多巴胺涂覆改性,PVDF中空纤维膜亲水性能提高,接触角由原膜的84.9°降低为50.1°,膜表面水滴渗透速度加快;涂覆时间影响膜的纯水通量,30min涂覆时间,纯水通量较原膜提高6.4%;过滤乳化油废水时,改性后的膜通量衰减速率减缓,稳定通量增加,抗污染性能提高.在PDOPA涂覆改性膜基础上进行mPEG-NH2接枝后,亲水性进一步提高,乳化油去除率提高13%.通过多巴胺涂覆与mPEG-NH2接枝,均有效提高了PVDF中空纤维膜在处理乳化油方面的性能.     

聚偏氟乙烯中空纤维膜表面疏水化制备方法研究

提出了一种新的多孔膜表面疏水化处理方法,通过超滤操作,使分散液中聚偏氟乙烯(PVDF)颗粒沉积在PVDF中空纤维膜表面,然后进行干燥处理,利用PVDF材料特有的本体粘附效应,得到表面疏水化改性的PVDF膜。通过超声处理改性后的PVDF膜,验证了表面疏水层与基膜的结合稳定性。初步优化了涂覆工艺条件:预洗酒精体积浓度80%;预洗基膜时间120min;涂覆后膜丝干燥时间60min;PVDF颗粒固含量0.099%(质量分数);涂覆压力0.050MPa;涂覆时间30min。涂覆后PVDF中空纤维膜内表面接触角从(83±3)°提高至(144±3)°。涂覆后的膜应用于高污染的发酵液膜蒸馏中,抗亲水化时间从180min延长至380min。     

聚电解质改性PVDF膜及其抗蛋白质污染研究

为了提高PVDF膜的抗污染性,采用两步表面接枝聚合的方法,利用含有正电荷的季胺单体2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)和带负电荷的羧酸单体2-羧基乙基丙烯酸酯(CAA)对PVDF中空纤维微孔膜的外表面进行亲水改性.通过控制接枝反应条件得到高亲水性、高通量和抗蛋白质污染的改性膜.结果表明,聚电解质改性PVDF膜的纯水通量保持较高水平,达到912 L/[m~2·h·(0.1 MPa)],水接触角在52 s时变为0°,同时具备优异的抗蛋白质污染性能,过滤蛋白质溶液的操作压力上涨率低,膜表面污染物含量少.     

用于膜生物反应器的仿生抗污染抑菌聚偏氟乙烯膜制备及其性能

利用聚多巴胺一步原位共沉积法，将聚乙二醇(PEG)和铜元素(Cu)仿生固定于聚偏氟乙烯膜(PVDF)表面，制备仿生抗污染PVDF膜。利用X射线光电子能谱和扫描电子显微镜，研究了膜表面固定PEG和Cu后PVDF膜表面结构、元素组成等的特征变化；同时利用接触角、动态渗透分离性能、抑菌性能等分析了表面仿生改性对PVDF膜表面抗污染性和抑菌性能的影响.结果表明，经过膜表面聚多巴胺与改性剂的一步原位仿生修饰，改性膜表面亲水性增强，可有效抑制有机蛋白质在膜表面的吸附污染和细菌在膜表面的黏附(BSA截留率95.2%;大肠杆菌抑制率100%;金黄色葡萄球菌抑制率100%);同时增强了改性膜渗透分离性能.在水处理领域尤其是膜生物反应器方面展示出潜在的应用前景.     

电中性纳滤膜的制备及其染料脱盐和抗污染性能研究

以硫酸铜/过氧化氢(CuSO₄/H₂O₂)为触发剂,利用多巴胺(DA)辅助磺酸基甜菜碱(SBMA)和聚乙烯亚胺(PEI)快速沉积改性聚丙烯腈(PAN)超滤膜制备了具有电中性表面的纳滤膜(PAN-DPS).系统研究了SBMA和PEI的投料比对PAN-DPS膜的微观结构、化学组成、表面浸润性和荷电性的影响,并考察了膜的染料/盐分离及抗牛血清白蛋白(BSA)污染性能.结果表明,投料比为10∶1的纳滤膜表面沉积了最多的DA和SBMA聚集体,功能层厚度高达636 nm,表面水接触角低至33.2°,等电点约为pH 7.2.其纯水渗透率为156 L/(m²·h·MPa),对甲基蓝的截留率为99.2%,对NaCl、Na₂SO₄和MgCl₂的截留率分别为3.4%、5.4%和8.5%.在1 mg/mL的BSA溶液中的静态吸附量为7.0μg/cm²,过滤BSA溶液3次后的纯水恢复率仍能够达到88.5%,表现出良好的染料脱盐和抗污染性能...     

P-g-P两亲共聚物的合成及其纳米纤维膜水接触性能研究

采用辐射接枝法对PVDF进行接枝改性,合成PVDF基两性离子双亲共聚物PVDF-g-Pzwitterionic(P-g-P).使用静电纺丝方法将改性p-g-p进行溶液纺丝,并测试其性能.论文通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重(TGA)等实验方法研究了改性PVDF纳米纤维膜的化学组分、热学性质,并通过水接触角和水通量等测试,分析了PVDF及P-g-P纳米纤维膜的亲水性能.结果表明:高能辐射接枝法可有效合成P-g-P双亲聚合物,且P-g-p的加入不但改善了纤维膜的热稳定性,还提高了纤维膜的亲水性能.     

巯基功能化分离膜的制备与应用

展青霉素是一种有毒的真菌次级代谢产物,给人及动物的健康造成了潜在的威胁.本文以尼龙膜为基膜,利用聚多巴胺涂层的超强黏附特性将带有氨基的聚乙烯亚胺接枝到膜表面,通过进一步的酰胺化反应制备得到巯基功能化分离膜,并利用巯基与展青霉素的特异性结合达到去除展青霉素的目的.系统研究了制膜参数,如基膜孔径、不同的聚乙烯亚胺(PEI)相对分子质量和膜表面巯基化反应条件等对膜形态结构和性能的影响.研究结果表明,通过多巴胺的仿生改性,能成功实现尼龙膜的巯基功能化.与基膜相比,巯基化分离膜的最大孔径减小,水通量明显下降,亲水性显著提高.在动态过滤实验中,随着温度的增加,膜的吸附率明显提高,60℃时对展青霉素的吸附率可达92.9%.     

PVDF/PBS纤维膜的制备及其在油水分离中的应用:基于静电纺丝

通过静电纺丝制备疏水性PVDF/PBS纤维膜,并利用PVDF对PBS进行疏水改性。研究表明,PVDF的引入能使纤维膜的水接触角从86.5°转变至137.4°,表明PVDF能够有效改善PBS的疏水性。并且,PVDF的引入能够显著提高纤维膜的成膜性能与油水分离效率,并使纤维膜的油通量最高可达582L/(m~2·h)。     

活性炭氟烷基化及PVDF混合基质疏水膜研制

通过酸化-酯化反应,在活性炭(AC)微粒上接枝十二氟烷基,进而将其引入聚偏氟乙烯(PVDF)膜本体,制备PVDF/AC-DFH混合基质膜。研究了改性AC与PVDF相容性,以及对膜的疏水性和膜蒸馏性能的影响。结果表明,经过氟烷基化改性之后,AC与膜之间的相容性得到有效提升;混合基质膜的疏水性有明显提高,水接触角达到128.2°;当掺杂碳含量为0.15%(质量分数)时,混合基质膜的膜蒸馏通量达到41.4kg/(m~2·h),相比于掺杂未改性AC的PVDF/AC膜,提高了38.9%。     

亲水改性剂表面修饰纳米羟基磷灰石对其分散性的影响

纳米羟基磷灰石(n HA)的分散性差,导致制备的n HA/聚乳酸(PLA)生物工程材料中存在团聚的大颗粒n HA,对复合材料的性能产生不利的影响。实验中分别用多巴胺(DA)、聚乙二醇、壳聚糖等亲水改性剂对n HA进行改性效果分析,发现DA可以改善n HA的分散性;同时发现DA可以氧化自聚在n HA表面生成聚多巴胺(PDA)纳米层,且生物活性良好。用DA对n HA进行表面修饰改性,通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等分析其改性效果,结果表明,DA可以改善n HA的分散性,当DA的用量达到6%、8%时改性效果较好,改性后的n HA颗粒在PLA基体中的团聚现象减弱,实现了较好的分散。     

聚乙烯亚胺对反渗透复合膜抗菌性能的优化改性

以聚砜超滤膜为支撑层,利用间苯二胺和三甲酰氯发生界面聚合反应,制备出聚酰胺反渗透复合膜。用聚乙烯亚胺（PEI）通过连续界面聚合法对反渗透膜进行抗菌性能优化改性。通过探究PEI反应参数对膜性能的影响,确定了优化改性的最佳参数,对改性膜的分子结构、表面性能以及膜性能进行了研究。结果表明,当PEI反应的质量分数为2%,反应时间为60 s,热处理为100℃和5 min时,改性膜的性能最好。膜表面的亲水性和荷电性的双重提升有助于膜性能的提高。与原膜相比,所制备膜的截留率由96.6%提升至98.9%,水通量由35.7 L/(m2·h)增加到49.9 L/(m2·h);选用革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性葡萄球菌对膜抗菌性能进行了评价,所制备的膜对2种细菌的抑菌率分别可达95.8%和96.3%,通过PEI改性实现了膜分离性能和抗菌性能的同步提升。