膜蒸馏脱盐用超疏水复合膜的研制

通过溶胶凝胶法和表面涂覆法,先后在PVDF中空纤维膜表面引入亲水SiO_2纳米粒子和低表面能PDMS涂层,构建具有高粗糙度、低表面能的超疏水复合膜,并探究SiO_2粒径、SiO_2溶液涂覆时间、PDMS涂覆时间等条件对复合膜性能的影响。SiO_2/PVDF复合膜接触角只有25.8°,而PDMS/SiO_2/PVDF复合膜接触角则达到162.3°,膜蒸馏通量约24.5 kg/(m~2·h);在60 h质量分数3.5%氯化钠盐溶液膜蒸馏测试中性能稳定,截留率始终保持在99.8%以上.     

PVDF疏水中空纤维膜与组件对真空膜蒸馏性能的影响

利用高孔隙率的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行真空膜蒸馏(VMD)脱盐实验.在真空度0.095MPa,盐水温度60℃,流速1.5kg/min的条件下,着重研究了中空纤维膜内径、壁厚,组件长度、装填纤维数目等结构参数对VMD性能的影响.结果表明:组件长度或装填纤维数目增加,组件产水通量明显降低而总产水通量明显提高;中空纤维膜内径对VMD产水通量影响较小,而膜壁厚增加使通量明显降低;用内径1.0mm壁厚0.1mm的膜制成的长度21cm装填纤维50根的膜组件,产水通量达到21.8kg/(m2·h).VMD过程产水的电导率保持在4μS/cm以内,脱盐率达99.99%,受膜、组件结构及操作条件影响很小.     

膜蒸馏海水淡化过程研究:三种膜蒸馏过程的比较

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水微孔膜,以质量分数3.5%NaCl水溶液为模拟海水测试液,进行膜蒸馏脱盐实验.比较了真空(VMD)、气扫式(SGMD)和直接接触膜蒸馏(DCMD)过程的脱盐性能,考察了料液温度、流速、浓度以及冷侧冷凝条件等操作条件对过程性能的影响.结果表明:VMD过程的产水通量最高,达到21.8 L/(m2·h);DCMD次之,SGMD最小.三种MD过程的渗透通量均随料液温度的升高而增大,随料液浓度的增加而降低;SG-MD和VMD过程通量分别随冷侧气体流速和真空度增加而提高,而DCMD过程通量则几乎不随冷却水流速变化而改变.SGMD、DCMD和VMD过程的脱盐率分别为99.97%、99.98%和99.99%,几乎不随操作条件而改变.     

PVDF中空纤维膜纺丝配方对膜性能的影响

为优化聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜的纺丝配方,提高PVDF膜的性能,采用正交实验设计,通过改变PVDF质量分数、PVP质量分数和PEG相对分子质量的3个因素,考察了非溶剂致相分离法制备PVDF中空纤维膜过程中配方对膜性能与结构的影响.结果表明：铸膜液中PVDF质量分数越高,中空纤维膜的强度、拉伸伸长率越大,膜结构趋于致密,膜外表面孔减少,膜丝的孔径越小;PVP质量分数越高,膜丝通量越高,膜外表面孔增多.PEG相对分子质量对膜性能结果影响不明显.综合各性能参数之间的要求,考虑配方的设计,影响因素的主次顺序是PVDF质量分数、PVP质量分数、PEG相对分子质量,PVDF中空纤维膜纺丝配方的优选方案为PVDF质量分数14%、PVP质量分数20%、PEG相对分子质量600.     

巯基烯烃点击反应制备超疏水聚偏氟乙烯中空纤维膜及其加湿性能

为更好地发挥中空纤维膜加湿器的加湿作用,提高加湿性能,提出对中空纤维膜进行超疏水改性.利用溶胶凝胶法制备二氧化硅(SiO2),八乙烯基笼型倍半硅氧烷(OV-POSS)与巯基-聚二甲基硅氧烷(PDMS-SH)通过巯基烯烃点击反应形成POSS-S-PDMS聚合物,利用涂覆法将其涂覆在聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜表面.在膜表面与涂层、涂层与涂层之间均利用化学键连接以提高涂层的牢固度,制备了一种具有SiO2-PDMS-POSS稳定性涂层的超疏水复合膜.研究了光引发剂的质量分数、二氧化硅粒径影响因素对复合膜的影响,并对复合膜进行了表征.最终制备的复合膜接触角达到156°,加湿效率由48％提高为58.32％.     

硅橡胶/PVDF中空纤维复合膜制备与膜蒸馏性能研究

采用溶液涂覆-固化法制备了硅橡胶/聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维复合膜,实验研究了涂覆次数、硅橡胶溶液浓度、涂覆温度和固化温度等对膜结构与性能的影响。初步探讨了复合膜在处理包含表面活性剂水体过程中膜蒸馏(MD)性能的稳定性。结果表明,利用溶液涂覆-固化的方法,涂覆3次可制得均匀、稳定的复合膜,膜表面的纯水接触角由78°(PVDF膜)提升到149°。在针对含有表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)料液的膜蒸馏处理过程中,原始PVDF膜在实验进行约20min发生亲水化泄漏;该复合膜在连续2h持续运行实验内,膜蒸馏通量保持在约36.6kg/(m~2·h),产水电导率约为16.0μS/cm。     

动态紫外光界面聚合技术制备玻纤/PVDF中空纤维复合膜

通过动态紫外光接枝界面聚合技术和湿法共挤出纺丝工艺制备了玻纤增强PVDF中空纤维复合膜,并将其与商业化的PVDF内支撑膜进行了对比分析.当单体质量分数为1%和2%时,玻纤与PVDF基材之间的剥离强度相比于未经接枝的原PVDF复合膜分别提高了37.27%和168.51%;当单体质量分数为2%时,玻纤与PVDF膜材之间的结合强度达到了186.85 N/m,比商业PVDF膜(146.23 N/m)高出27.78%.在处理量为100 L/d稳定运行的A~2/O-MBR中为期30 d的对比实验发现,动态接枝膜具有良好的运行稳定性和抗污染性能,其运行通量性能与商业膜基本相同.     

PVDF疏水中空纤维膜的膜蒸馏含盐废水处理性能研究

利用新型高通量聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜,对石化企业废水经反渗透(RO)处理的浓排水进行减压膜蒸馏(VMD)处理实验.研究了RO浓排水流速、温度和冷侧真空度对VMD过程中PVDF膜性能的影响,考察了PVDF膜在VMD法RO浓水浓缩过程中的性能变化.结果表明,原液流速对膜性能无明显影响;原液温度或冷侧真空度提高都会使膜的产水通量明显上升,而产水电导保持稳定.在冷侧真空度为-0.095MPa、原液温度70℃、流速0.66m/s的条件下,经15.2h实验,将RO浓排水浓缩20倍,膜的产水通量从25.8L/(m2*h)降低至11.8L/(m2*h),产水电导低于4霺/cm,脱盐率高于99.99%,产水CODCr值约30mg/L.经过5次浓缩实验后,PVDF膜的通量和产水电导均保持稳定.     

聚偏氟乙烯/聚二甲基硅氧烷复合纳米纤维膜的渗透汽化脱盐性能研究

以静电纺丝聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜为多孔支撑层,在其上涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)为致密分离层,制备了PVDF/PDMS复合纳米纤维膜,并对复合膜的渗透汽化脱盐性能进行了研究。在涂覆操作前,使用堵孔剂聚乙二醇处理PVDF纳米纤维膜,以降低涂覆过程的孔渗问题,有效提高了复合膜对盐离子的截留能力。通过扫描电子显微镜、热重分析仪和红外光谱仪等手段表征了复合膜的微观形貌、热稳定性和表面官能团形式。结果表明:聚乙二醇浓度为12%(wt,质量分数,下同)为最佳处理条件。操作温度为25℃时,渗透汽化脱盐通量可达6.46L/(m~2·h),NaCl截留率为98.8%;升温至75℃,通量可达19.3L/(m2·h),NaCl截留率为95.6%。     

PU/PVDF共混中空纤维膜结构与性能

采用熔体纺丝后拉伸的方法制备了聚氨酯(PU)/聚偏氟乙烯(PVDF)共混中空纤维膜,研究了拉伸对共混膜形态结构的影响,通过测定水通量随透膜压力的变化讨论了PU/PVDF共混中空纤维膜的压力响应性能,并对不同拉伸倍数所得膜压力响应性能差异进行了研究.结果表明,拉伸过程增大了聚合物间界面微孔的通透性,有效地提高了膜的水通量;且随拉伸倍数的提高,PU/PVDF共混中空纤维膜界面微孔的回复性有所提高.     

用正交设计研究PVDF/PVC/PMMA共混中空纤维膜

制备了PVDF(聚偏氟乙烯)/PVC(聚氯乙烯)/PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)三元共混中空纤维膜,讨论了影响膜性能的主要因素.正交实验结果表明:在PVDF/PVC/PMMA体系中,聚合物总浓度是影响膜的水通量的主要因素;PVDF浓度对膜强度影响最大;PMMA对膜的亲水性有较大的贡献.得到优化的制膜条件为:铸膜液中PVDF∶PVC∶PMMA=7∶1.2∶1.8(质量比),聚合物溶质的总质量分数为17%;添加剂吐温-80的质量分数为6%.     

浸渍提拉法制备TiO2/不锈钢中空纤维复合膜及其应用

大孔无机膜基底的表面改性,一般采用溶胶-凝胶法以求表面均匀性.但该法合成工艺复杂,控制因素较多,限制了其在工业领域的应用.利用悬浮液体系改性不锈钢中空纤维膜,采用浸渍提拉法在不锈钢膜表面涂覆25 nm的TiO_2粒子,通过500℃的高温烧结制备了TiO_2/不锈钢中空纤维复合膜.研究了聚乙烯醇(PVA)和TiO_2浓度对不锈钢中空纤维膜的形貌,孔径,纯水通量和抗污染性能的影响.结果表明,所制备的TiO_2功能层具有超亲水和水下超疏油性,对BSA的截留率达到90%,油水乳液分离率超过99%,并且具有良好的分离性能和抗污染性能.     

TiO2改性静电纺复合超滤膜抗污染性能的研究

膜污染是制约超滤膜广泛使用的最重要因素之一,膜污染直接影响到膜的使用寿命及膜的分离性能.本文采用静电纺丝技术制备了PET/PVA纳米纤维复合超滤膜,通过溶剂浸泡处理复合膜,将PVA纳米纤维层溶胀并交联,形成具有抗污染性能的PVA表面致密层结构,所制备的复合纳米纤维超滤膜具有水通量损失率小、通量恢复率高的优点.通过在PVA中添加不同质量分数的TiO2进一步改善膜的亲水性和抗污染性能.使用死端过滤系统过滤10 mg/L腐殖酸溶液,测试结果表明:复合膜的分离性能和抗污染性能在一定范围内随着TiO2的增加而增大.亲水性TiO2的添加能够进一步增强PVA的亲水性,对复合膜抗污染性能的提高有重要作用.但是,TiO2的添加也会增大膜表面的粗糙度,不利于膜抗污染性能的提高,因此,TiO2有一个合宜的添加限度.     

天然纤维粉体对聚偏氟乙烯多孔膜结构与性能的影响

采用溶液相转化法制备了羽绒粉体/聚偏氟乙烯（PVDF）和苎麻粉体/PVDF复合微孔膜,对膜结构和性能进行了分析和测试。结果显示苎麻粉体/PVDF复合膜、羽绒粉体/PVDF复合膜、纯PVDF膜的形态一致,均为致密皮层和多孔亚层,孔隙率和水通量依次降低,结晶度依次增加;但膜的吸水率按照羽绒粉体/PVDF复合膜、苎麻粉体/PVDF复合膜、纯PVDF膜依次下降;这说明复合膜水通量主要受孔隙率的影响,而膜吸水率主要受纤维粉体吸水性大小的影响。膜力学性能测试显示加入粉体之后,PVDF膜的强度增加,断裂伸长率有所下降。     

TiO_2动态改性膜应用于MBR的研究

采用二氧化钛(TiO_2)纳米粒子对聚偏氟乙烯中空纤维膜微滤膜(PVDF MF,0.1μm)和实验室自制聚砜中空纤维膜超滤膜(PSF UF,0.05μm)进行表面亲水改性,以期提高膜的抗污染能力.采用膜接触角、纯水通量、出水TOC、膜压差和扫描电子显微镜(SEM)进行表征了TiO_2动态膜的性能.将TiO_2纳米颗粒改性后的PVDF MF和PSF UF膜应用于膜生物反应器(MBR)处理模拟焦化废水(TOC=500 mg/L),考察了其对MBR过滤性能的影响.实验结果表明,改性后膜的水接触角明显减小,亲水性增强,TMP升高速率明显降低,模拟焦化废水,TOC的去除率平均可达95%,经返洗及次氯酸钠清洗后膜表面TiO_2层外观没有明显变化.改性后的膜组件较显著地增加了MBR的膜抗污染的优势,且具有一定的稳定性.因此,将TiO_2动态改性耐污染膜应用于MBR是可行的.     

玻璃纤维布/聚偏氟乙烯复合膜的制备与性能研究

通过在玻璃纤维布表面涂覆聚偏氟乙烯/硅烷偶联剂(PVDF/KH550)(质量比9∶1)粘接剂,将无机玻璃纤维与有机PVDF纤维进行复合,制得玻璃纤维/PVDF复合膜。将不同浓度(8%(wt,质量分数,下同)、10%、12%、14%)的涂覆液分别制备复合膜,表征复合膜表面形貌、抗拉强度、吸液率、孔隙率和离子电导率、电化学稳定性和锂电池放电比容量。对比得出最佳涂覆液浓度10%,此时抗拉强度为35.70MPa,吸液率为177.65%,孔隙率为45.07%,锂离子传导率为0.2mS/cm。首次放电比容量为136mAh/g,在5C下复合膜的放电比容量比商用隔膜Celgard 2400高出47.3%。     

多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯共混中空纤维膜的制备及表征

采用非溶剂致相分离(NIPS)法,添加羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)制备聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜,研究了MWCNTs-COOH的添加量、管径对超滤膜性能的影响。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪分别研究了膜的形态、结构、晶型变化。结果表明,在MWCNTs-COOH质量分数为0.03%,管径为20~30nm时,中空纤维膜纯水通量、对牛血清蛋白(BSA)截留率、亲水性、抗污染性能达到最大。膜的拉伸强度、断裂伸长率相比纯PVDF膜显著提高,随MWCNTs-COOH添加量增加,先增大后减小且在0.03%达到最大;但随管径增大而减小。结果显示,质量分数0.03%,管径为20~30nm的MWCNTs-COOH制备出的中空纤维膜性能最优。     

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.     

PVDF中空纤维膜改性研究(2)表面接枝两性离子制备抗污染性电解质响应PVDF中空纤维膜

利用化学引发原子自由基聚合(ATRP)方法,将两性离子3(甲基丙烯酰胺)丙基二甲基(3磺丙)胺(MPDSAH)接枝于聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜外表面,获得具有抗污染性能的电解质响应膜(PVDF-g-polyMPDSAH).随着接枝量的增加,表面改性PVDF膜的亲水性提高,蛋白质吸附量减少.改性PVDF膜的在过滤实验中显示出较好的抗污染性能.PVDF-g-polyMPDSAH膜的蛋白质吸附量随着溶液中NaCl浓度的增加而大幅降低.Na+和Cl-渗入polyMPDSAH支链亦会屏蔽MPDSAH正负偶极的相互作用,导致polyMPDSAH溶胀堵塞膜孔,减小膜的渗透通量.因此,PVDF-g-polyMPDSAH表面与蛋白质的相互作用及其电解质响应性使膜的渗透性得到了智能化地控制.这为两性离子改性PVDF中空纤维膜在蛋白质分离和净化等生物医药领域提供了更广泛的应用前景.     

PDMS中空纤维渗透汽化膜处理含盐有机废水

本文以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为膜材料,乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为交联剂,在聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维支撑膜表面通过交联反应制备出PDMS/PVDF中空纤维渗透汽化复合膜。采用扫描电子显微镜和全反射傅里叶红外光谱仪表征复合膜的形貌和结构变化。研究了膜对正丁醇-水、异丙醇-水及丙酮-水三种模拟含盐有机废水的分离效果,并考察了温度对膜性能的影响。结果表明:PDMS/PVDF中空纤维膜对这三种模拟含盐有机废水有较好的分离效果,操作温度为40 oC时,膜的渗透通量分别为275.95 g/(m2.h)、322.16 g/(m2.h)、489.76 g/(m2.h),分离因子为37.82、12.60、33.12。