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<...     

正电型PVC/PEI复合纳滤膜的制备及其盐/染料分离性能

在聚氯乙烯(PVC)超滤膜表面通过沉积形成与之共价结合的聚乙烯亚胺(PEI)层,先后用戊二醛和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(EPTAC)令PEI交联和季铵化,制备了荷正电PVC/PEI复合纳滤膜;考察PEI分子量和EPTAC浓度对膜结构及性能的影响。结果表明,当分子量分别为5万和7万的两种PEI按质量比1∶1混合使用时,可以得到皮层致密均一的复合膜,EPTAC季铵化后PVC/PEI复合纳滤膜荷正电,有良好的亲水性,0.3 MPa操作压力下水通量达58.7L/m2·h,对NaCl不截留,对刚果红染料的截留率达98.9%,在染料和无机盐分离领域具有重要意义。     

静电自组装PDDA/CMCNa聚电解质复合纳滤膜及其性

以聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,通过羧甲基纤维素钠(CMCNa)阴离子聚电解质和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)阳离子聚电解质层层静电自组装(LbL)制备得到复合纳滤膜.考察了阴离子聚电解质溶液浓度、组装层数对膜表面荷电性、形貌和亲水性等的影响;同时研究了操作条件不同时该纳滤膜对罗丹明B染料分离性能变化.结果表明,CMCNa阴离子聚电解质浓度增大时,膜表面荷负电性和亲水性增强;当PDDA质量浓度为5.0 g/L,CMCNa的浓度为2.0 g/L,且组装4.0个派对层时,复合膜表面ζ电位约为 70 mV,其接触角约为30°;制备的(5 PDDA/2CMCNa)5.0-PAN复合纳滤膜,在25℃和0.60 MPa的操作条件下,对0.4×10-3 g/L的罗丹明B截留率达到90％,通量为42 L/(m2·h·MPa).     

添加剂对氯化聚氯乙烯超滤膜性能影响研究

以氯化聚氯乙烯(CPVC)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,分别以聚乙二醇400(PEG400)、Pluronic PE6400、Tween-20、Pluronic F127、聚乙烯吡咯烷酮(PVP K15)为添加剂,采用非溶剂致相分离法制备CPVC超滤膜,考察了添加剂种类对膜形貌及性能的影响.结果表明,当膜中Tween-20质量分数为5%时,CPVC超滤膜具有较好的综合性能,纯水通量达到452.1 L/(m~2·h),是未含添加剂CPVC膜的5.5倍,BSA截留率可达98.2%,膜表面亲水性增强,通量恢复率得到改善.     

PA/PMIA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)为膜材料，LiCl和水为添加剂，N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂，通过相转化法制备PMIA超滤基膜.以哌嗪(PIP)为水相单体，均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体，通过界面聚合法制备PA/PMIA复合纳滤膜.考察了单体浓度对复合纳滤膜渗透分离性能的影响，结果表明，当单体浓度增加时，复合纳滤膜的水通量下降，Na₂SO₄的截留率增大；水相单体PIP质量分数为0.5%,油相单体TMC质量分数为0.07%,反应时间为30 s,后处理温度为70℃,后处理时间为3 min时，所制备的PA/PMIA复合纳滤膜的水通量为508.9 L/(m²·h·MPa),Na₂SO₄截留率为98.24%,酰胺(PA)层厚度为40 nm,接触角为44°;PA/PMIA复合纳滤膜在有机溶剂和酸碱中浸泡30 d后，仍保持稳定的Na₂SO₄截留率.     

改性水滑石复合纳滤膜的制备及染料/盐分离性能研究

通过低饱和共沉淀法制备水滑石(LDH),采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)法在水滑石片层表面接枝聚对苯乙烯磺酸钠(PSS),制备改性水滑石LDH-PSS,最后采用层层自组装法制备LDH/LDH-PSS复合纳滤膜,并研究复合纳滤膜对染料与二价盐的分离效果以及不同添加量和LDH/LDH-PSS层数对其性能的影响.分析复合纳滤膜对一价盐、二价盐以及活性黑的截留性能和膜的纯水通量,研究复合纳滤膜的分离性能.结果表明,复合纳滤膜的纯水通量随着水滑石和改性水滑石层数的增加而降低,复合纳滤膜的纯水通量最高达到145 L/(m~2·h·MPa).复合纳滤膜对活性黑5的截留率可达96.7%,且对二价无机盐MgSO_4的截留率低至20%以下.     

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...     

荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备及表征

以聚四氟乙烯(PTFE)平板膜为基膜,对其进行亲水改性后,以支化聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)为主要单体,通过界面聚合制备了荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜。采用红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜和固体表面Zata电位分析仪研究了复合纳滤膜的表面化学结构、微观形貌和荷电特性,结果表明,在亲水PTFE基膜表面形成了致密的多层结构,复合纳滤膜在pH为中性的条件下呈现荷正电。通过优化制备条件,复合纳滤膜对MgCl_2溶液的截留率达到95.7%,水通量为13.47 L/(m~2·h)(测试液浓度1000 mg/L,操作压力0.4 MPa)。此外,测试复合纳滤膜对不同盐溶液的截留率大小顺序为MgCl_2(95.7%)MgSO_4(90.7%)Na_2SO_4(77.5%)NaCl(58.1%),对聚乙二醇(PEG)的截留相对分子质量为402。研究表明制备的复合纳滤膜在硬水软化领域具有潜在的应用价值。     

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.     

PVDF/PA管式复合纳滤膜的制备及后处理研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)管式超滤膜为基膜,无水哌嗪(PIP)为水相单体,均苯三甲基酰氯(TMC)为有机相单体,采用界面聚合法制备PVDF/PA管式复合纳滤膜.研究了管式复合纳滤膜制备过程中,水相单体的浓度、有机相单体的浓度等制备条件和用甘油后处理对膜分离性能的影响.结果表明,所制备的管式复合纳滤膜在0.4 MPa、25℃下对2 000 mg/L的MgSO_4水溶液的截留率为95.5%,对应的通量为48 L/(m~2·h).     

CaAlg/CMWCNT复合水凝胶纳滤膜的制备及染料截留

制备了海藻酸钙/羧基化多壁碳纳米管(CaAlg/CMWCNT)复合水凝胶纳滤膜,测试了其力学性能、抗污染及染料截留性能。随着CMWCNT含量的增加,湿态CaAlg/CMWCNT过滤膜的拉伸断裂强度先增大后减小,在CMWCNT含量为海藻酸钠质量的1%(质量分数)时达到最大值1.83 MPa。CaAlg/CMWCNT过滤膜具有良好的抗污染性能,对染料亮蓝和刚果红的截留率达到99%以上,通量为19.56L/(m2·h)。     

聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯/聚砜中空纤维纳滤复合膜的研究

以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为表层材料,以对二氯苄为交联剂,聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,通过界面聚合反应(季铵化反应)制备了荷正电中空纤维复合纳滤膜.研究了基膜、PDMAEMA、交联剂、溶剂、催化剂等和制膜工艺对复合纳滤膜截留性能的影响,从中总结出以聚电解质为交联预聚体制备复合纳滤膜的基本规律.首先用本体聚合的方法制备了PDMAEMA,采用中空纤维超滤技术精制PDMAEMA水溶液.PDMAEMA水溶液具有浓度、外加盐和pH的响应性.其凝胶层也表现出相同的特点.研究了以聚砜(PSF)平板膜为基膜时,PDMAEMA复合纳滤膜的制备条件.研究结果如下:此界面聚合反应在有机相中进行;较优的制备条件为:PDMAEMA浓度为2wt%,对二氯苄浓度为1%～1.5%(wt),应加入少量的NaHCO3来维持溶液的微碱性,室温下反应即可进行,反应时间为5h.另外,用辐照交联的方法制备了PDMAEMA平板型复合纳滤膜,所制备的纳滤膜对2g/LMgSO4的截留率为50%左右.中空纤维外压复合纳滤膜的制备实验包括以下内容:进行了中空纤维外压纳滤膜的基膜选择,研究了基膜对聚合物溶液的吸附行为;确定PDMAEMA涂层液的最佳浓度为0.75wt%;在PDMAEMA水溶液中加入0.148mol/L NaHCO3能提高纳滤膜对二价盐的截留率,但对通量的提高不大;往PDMAEMA水溶液中加入5%(v/v)乙醇能得到高通量、高脱盐率的中空纤维纳滤膜,对MgSO4的截留率≥98%,水通量可达19.5L/(m2·h)(内压膜),水通量≥20L/(m2·h)(外压膜);加入催化剂碘化钾(KI)使反应时间缩短为3.5h.荷正电的PDMAEMA中空纤维纳滤膜对无机盐的截留率顺序为:MgSO4＞MgCl2＞NaCl＞KCl＞KI,对阳离子的截留顺序为:Mg2 ＞Na ＞K ,对阴离子的截留顺序为:Cl-＞Br-＞I-.对蔗糖的截留率＞60%,对D-甘露糖的截留率为37.4%(外压膜)和32.2%(内压膜),并能有效软化自来水.对分子量大于300的小分子荷正电染料的截留率＞50%.纳滤操作条件影响纳滤膜对无机盐的截留性能.无机盐的浓度上升,纳滤膜的截留率和通量都略有下降;纳滤膜对无机盐的截留率和水通量随着操作压力的增大而增加.PDMAEMA复合纳滤膜表现出温度敏感性和pH敏感性.制备了PDMAEMA中空纤维内压纳滤膜,确定PDMAEMA溶液的浓度为0.75wt%,内压纳滤膜对无机盐的截留率和通量的变化与压力的关系符合高斯曲线.实验测试了PDMAEMA复合纳滤膜的耐溶剂性,所用溶剂为纯水,0.5mol/L HCl,0.5mol/L NaOH和30%H2O2(wt%).实验表明:PDMAEMA复合纳滤膜的杀菌性、耐碱性和耐氧化性较好,但不适于在酸性介质中保存和使用.     

以PAMAM/TMC为单体的复合纳滤膜制备及其在油田采出水处理中的应用

以聚砜超滤膜为基膜,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了复合纳滤膜.通过正交实验优化了纳滤膜的制备条件,并通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR-ATR)、场发射扫描电镜(FESEM)进行膜表面结构及形貌分析,测试了纳滤膜的盐截留能力.结果表明:纳滤膜制备条件确定为聚酰胺-胺(PAMAM,G0)浓度为0.25%,均苯三甲酰氯(TMC)浓度为0.3%,界面聚合时间为90s,热处理温度为80℃,热处理时间15min.界面聚合后在超滤膜表面形成了一层致密的聚酰胺(PA)活性皮层,所制得的复合纳滤膜盐截留顺序为Na_2SO_4MgSO_4MgCl_2NaCl,表明纳滤膜表面带有负电荷.纳滤膜处理采油废水时,存在过滤初期的通量快速下降、随后的缓慢下降以及最后的通量稳定3个阶段,且压力为0.7 MPa,0.9 MPa和1.1 MPa时所对应的通量由10L/(m~2·h)逐渐升高到22L/(m~2·h),其对采油废水的盐截留率处在12.6%~14%之间.     

共价层层自组装纳滤膜的制备及性能研究

纳滤膜目前多采用界面聚合的方法制备.层层自组装是近年来发展的一种新型制膜方法,但层层自组装所制备的纳滤膜大多需要5个以上双层,制备过程繁琐,同时,以静电力结合的阴阳离子聚电解质在水中存在一定程度的解离和溶胀,结构不稳定.本文提出用静电组装与化学交联相结合的方法制备纳滤膜,增强膜的稳定性.以改性的聚丙烯腈(PAN)为基膜,以聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯亚胺(PEI)分别为阴阳离子聚电解质,以戊二醛(GA)为交联剂,制备了共价层层自组装纳滤膜(PEI/PAA/GA)n,研究了双层数、交联剂浓度、交联时间等因素对膜性能的影响.结果表明,当制备两个双层时,(PEI/PAA/GA)_2纳滤膜对2 000 mg/L Na_2SO_4溶液中的Na_2SO_4的截留率就能达到98.1%,水通量为12.6 L/(m~2·h·MPa);对2 000 mg/L NaCl溶液中的NaCl的截留率达到82.9%,水通量为16.8 L/(m~2·h·MPa).交联后的纳滤膜有良好的耐溶胀性和长期运行稳定性.     

5-异氰酸酯异肽酰氯/ZnO/超支化聚酰胺纳滤膜的制备及性能EI北大核心CSCD

为获得大通量抗污染纳滤膜,通过5-异氰酸酯异肽酰氯(ICIC)与超支化聚酰胺(HBPA)在聚丙烯腈(PAN)超滤膜表面的界面聚合反应,将纳米氧化锌引入聚酰胺分离层制备ICIC/ZnO/HBPA纳滤膜。扫描电镜(SEM),X射线能谱分析证实ZnO的存在;接触角测试结果显示,引入ZnO后膜表面亲水性增强,最小接触角为22.7°。与未加ZnO相比,加入ZnO的膜通量增大了约2.6倍,为102 L·m^-2·h^-1,且对NaCl,MgCl 2,Na2SO4和MgSO4的截留率提高。随着ZnO用量的增加,膜对大肠杆菌抑菌性增强。适当增大单体含量或延长界面聚合时间有利于提高膜对无机盐的截留率,但截留率顺序发生变化。当HBPA含量为0.8%(质量分数,下同)、ICIC含量为0.1%、ZnO用量为0.02 g、反应时间为10 min时,制备的纳滤膜对NaCl,MgCl2,Na2SO4和MgSO 4的截留率分别为60.8%,96.4%,95.1%,96.7%,通量分别达到53,54.7,53.7 L·m^-2·h^-1和54.7 L·m^-2·h^-1。     

新型亲水性复合纳滤膜的研究

通过在酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)微孔膜表面紫外辐照分步接枝对苯乙烯磺酸钠(SSS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)制备了一种新型的含有铵基的高通量亲水性复合纳滤膜。通过测定膜的纯水通量和对不同盐溶液的表观截留率的变化,系统研究了接枝时间和操作条件对膜分离性能的影响。结果表明,该复合纳滤膜不仅对高价阴离子盐溶液Na2SO4具有较高的表观截留率和渗透通量,对由高价正离子和高价负离子组成的盐溶液(MgSO4)同样具有较好的截留率。     

复合催化剂对聚酰胺纳滤膜结构和性能的影响

以聚砜(PSf)为基膜,间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体,通过界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜.考察了复合催化剂三乙胺(TEA)和樟脑磺酸(CSA)及反应条件对纳滤膜功能层结构和性能的影响.结果表明:在反应体系中,TEA和CSA的质量比为1/2时,随着复合催化剂中TEA的质量分数从0.5％增加到3％,纳滤膜功能层密度增大,表面粗糙度和水接触角下降,膜通量明显升高,但纳滤膜的截留率及其对盐的选择顺序基本不变.在TEA质量分数为2％、反应时间40 s、热处理温度80℃和热处理时间3 min的最优条件下,所得复合纳滤膜对2 g/L MgSO4溶液的截留率为93.2％,通量为16 L/(m2·h).在0.2～1.0 MPa的操作压力下,聚酰胺复合纳滤膜分离性能稳定.     

氧化石墨烯改性聚乙烯亚胺/木质素磺酸钠纳滤膜的制备及性能研究

在聚乙烯亚胺(PEI)/木质素磺酸钠(SL)纳滤膜的基础上,利用层层自组装技术,制备了氧化石墨烯(GO)改性的PEI/SL纳滤膜,通过ATR-FTIR、XPS、SEM等表征手段研究添加GO对复合膜结构的影响.结果表明,GO加入PEI或SL不影响自组装过程,并可嵌入改性膜的分离层内,且GO在PEI中的分散性优于其在SL中的分散性.在1.0 MPa操作压力下,GO改性膜分离2 g/L MgSO_4溶液的纳滤性能测试结果显示,GO在PEI溶液中添加质量浓度为0.025和0.035 g/L时性能较优,在SL溶液中添加质量浓度为0.015和0.025 g/L时性能较优,其中最优膜截留率可达90%,较未改性的PEI/SL膜提高了19%.通过层层自组装法制备的GO改性的新型纳滤膜,为改善纳滤膜性能提供了参考.     

Ti3C2Tx(MXene)掺杂薄层复合纳滤膜的制备及其性能研究

通过氟化锂/稀盐酸刻蚀钛碳化铝合成单层二碳化三钛(Ti_3C_2T_x)纳米片,进而采用界面聚合方法制备一种MXene (Ti_3C_2T_x)掺杂的聚酰胺(PA)薄层复合纳滤膜,并对其渗透分离性能进行研究.以哌嗪(PIP)、Ti_3C_2T_x混合分散液作为水相、均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液作为有机相,在聚醚砜(PES)超滤膜支撑层上进行界面聚合,获得Ti_3C_2T_x掺杂的薄层复合纳滤膜.对Ti_3C_2T_x掺杂的薄层复合纳滤膜的微观结构、化学成分、表面润湿性、表面电荷特征进行详细的测试与表征,并考察了Ti_3C_2T_x掺杂量对复合纳滤膜表面微观结构和分离性能的影响.结果表明,聚酰胺皮层中Ti_3C_2T_x的掺杂增加了膜表面的粗糙度,降低了聚酰胺皮层的厚度,提高了膜表面的亲水性及负电性,并在硫酸钠盐截留率保持98%的同时提高了纳滤膜的纯水通量.     

膜法染料废水处理工艺研究

用乙酸纤维素纳滤膜 ,对染料厂的高盐度、高色度、高CODCr染料废水的处理操作条件 (进料量、压力 )、浓缩过程 (染料含量、浓缩倍率 )、膜的污染和清洗等方面进行了详细研究 .结果表明 ,用纳滤膜技术处理染料废水时 ,过程的通量随着进料流量和操作压力的升高而增大 ,并随着浓缩过程的进行即染料含量和浓缩倍率的增加而下降 ,但仍对染料保持很高的截留率 ,且在高染料浓度 (高浓缩倍率 )下 ,压力对通量影响下降 :在过程回收率达到 80 %(浓缩 5倍 )的情况下 ,膜对废水中色度和CODCr的去除率仍相当高 ;有效的膜清洗则可提高纳滤膜处理染料废水过程的效率 ,延长膜使用寿命 ,从而使纳滤膜法染料废水处理工艺技术更具实用价值 .