TiO_2/酚酞聚醚砜复合超滤膜的研究

采用浸没沉淀相转化法制备了TiO2/酚酞聚醚砜复合膜,系统地研究了溶剂种类、TiO2添加量等条件对TiO2/PES-C膜结构与性能的影响.结果表明:以DMAc为溶剂时液-液分层速度较慢,得到的超滤膜在添加TiO2前后透过性能均较好,截留率高.与不含纳米TiO2的PES-C膜相比,含TiO2的TiO2/PES-C复合膜的超滤性能、亲水性和抗蛋白污染性都有了显著的改善.当TiO2添加量小于3%时,膜表面Ti元素的含量随着TiO2添加量的增加而增加,其透过性能和抗污染性能也在提高,纳米TiO2/PES-C复合膜具有不对称的断面结构和致密的皮层,亚孔层具有更好的贯通性;当TiO2添加量超过5%时,表面明显分布有大量小孔,其断面结构则表现为皮层变厚,亚孔层消失,只存在指状大孔结构,同时膜的透过性能有所降低.在膜的抗污染试验中,通过牛血清白蛋白溶液连续运行和接触角测定实验表明,TiO2的加入有助于减缓膜在运行过程中通量的衰减,增强了膜的抗蛋白污染性和亲水性.当TiO2水溶液添加量为3%时,TiO2/PES-C复合膜的通量达到最大,亲水性最好,且具有较好的抗蛋白污染性.     

TiO_2/MWNTs/Al_2O_3复合分离膜的制备及其水处理性能

以氧化铝陶瓷膜为基底,采用化学气相沉积法制备了具有光催化性能的TiO2/多壁碳纳米管(MWNTs)/Al2O3复合分离膜,通过控制TiO2的沉积时间实现对膜孔径的有效调控.实验结果表明,当化学气相沉积时间为10min时,复合膜具有较好的纯水通量、截留性能和光催化性能.根据紫外漫反射谱图(DRS)分析,TiO2/MWNTs/Al2O3复合分离膜比单独的TiO2/Al2O3复合分离膜具有更好的光吸收性能,能量色散X射线光谱(EDX)的元素分布图显示,TiO2纳米颗粒均匀分布于复合膜表面.以浓度为15mg/L的腐植酸为目标物,考察了复合光催化膜的水处理性能,结果表明,光催化与膜分离耦合工艺可以显著提高有机污染物的去除效率,60min内对腐植酸的去除率可达80.9%,相比于单独的膜分离工艺高12.2%;同时能够有效缓解膜面污染,连续运行5h后,耦合工艺下复合膜的渗透通量比单独膜分离高70.9%.     

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.     

石墨炭纳米颗粒改性聚砜支撑层制备正渗透复合膜

正渗透膜分离技术是以膜两侧的渗透压差作为驱动力,因此能耗低,符合绿色节约型社会的发展需求.然而,主流的聚酰胺复合膜在正渗透过程中存在内浓差极化现象,使其水通量远小于理论值.因此,改性正渗透复合膜减小其内浓差极化以提高水通量,对促进正渗透技术大规模应用具有重要的意义.本研究采用相转化法制备了掺杂石墨炭纳米颗粒的聚砜支撑层,通过间苯二胺和均苯三甲酰氯在支撑层表面进行界面聚合制备了聚酰胺薄层复合膜(Thin-film composite,TFC).采用扫描电子显微镜和接触角分析仪对聚砜支撑层和TFC复合膜进行表征,观察膜表面形貌和亲水性,考察不同石墨炭纳米颗粒添加量对正渗透膜性能的影响.结果表明:在基膜中掺杂石墨炭纳米颗粒会使基膜表面孔隙率增大,表面亲水性增强,结构参数减小,这表明内浓差极化得到有效的改善.当石墨炭纳米颗粒添加量为0.01％(质量分数)时,水通量在活性层朝向汲取液(AL-DS)时达到22.4 L/(m2·h),相比未改性的正渗透膜增加了96.7％,这表明新型石墨炭材料可以有效地提高聚酰胺复合膜的正渗透分离性能.     

纳米二氧化钛粒子对乙酸纤维素微滤膜结构和性能的影响

将纳米二氧化钛(TiO2)添加到乙酸纤维素铸膜液中,利用相分离法制备乙酸纤维素/纳米TiO2复合微滤膜,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、接触角测定、孔分析以及微滤实验研究了纳米TiO2的添加量对膜性能的影响.结果表明:随着纳米TiO2添加量的不同,膜表现不同的微结构和性能;当TiO2粒子用量在质量分数3%时,复合膜表现出最优异的渗透、亲水、抗压实以及耐污染等性能,同时,对油水混合乳液的油截留率基本保持不变.TiO2粒子的质量分数超过3%时,复合膜中的纳米粒子出现团聚现象,孔隙率和微滤性能均下降.     

基于石墨烯量子点TFN膜的制备与性能

利用哌嗪与均苯三甲酰氯的界面聚合反应将石墨烯量子点(GQDs)作为水相添加剂掺入到纳滤膜分离皮层中构成薄层纳米复合膜GQDs-PA-TFN,并采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、Zeta电位、水接触角等进行表征分析.研究发现,即使水相中加入的GQDs量较低,GQDs-PA-TFN膜的表面结构、荷负电性和亲水性能也可得到有效改善.同时为了保证GQDs-PA-TFN膜对小分子物质的高效截留,在不牺牲膜渗透通量的情况下进行了二次界面聚合反应.当GQDs添加量为质量分数0.003%,在实验得到的最佳反应条件下制备的GQDs-PA-TFN膜在0.6 MPa压力下渗透通量为36.9 L/(m~2·h),是未添加GQDs的薄层复合膜的1.4倍,对MgSO_4的截留率为95.8%.     

溶胶-凝胶法制备聚醚砜/TiO2杂化膜

采用溶胶-凝胶法制备聚醚砜-二氧化钛杂化膜,用TEM对铸膜液中二氧化钛分散程度进行表征,并用SEM及接触角仪对膜材料的表面及断面形态、膜材料的亲水性能进行表征.结果表明,当TiO2凝胶添加量(质量分数)达到4%时,表面明显分布有大量分布均匀的TiO2纳米粒子,其断面结构则表现为皮层变厚,亚孔层消失,只存在指状大孔结构,表现为水通量随之增大,改善了聚醚砜材料的疏水性,提高了膜的抗污染性.随着二氧化钛纳米粒子浓度的提高,由于纳米粒子的团聚现象导致其在聚合物基上不能分散均匀,当膜受到外力作用时引起膜内部应力集中,使膜力学性能下降.     

纳米TiO2/丝素复合膜的制备及其机械性能研究

为获得良好强度的纳米TiO2/丝素复合膜,在丝素蛋白溶液中添加了纳米TiO2,采用复合法,通过控制配比,pH等条件制备了不同形态的复合膜,并以普通丝素膜作对照,用AFM,EDS和IR对复合膜进行了表征,在此基础上,研究了复合膜的机械性能.实验结果表明,复合膜制备方法合理,当W(TiO2)=1/1000时,纳米TiO2以粒径50nm左右均匀分散于复合膜中,纳米TiO2的加入,促进了丝素无规卷曲构象向β-折叠构象的转化,使复合膜表现出较丝素膜更优异的机械强度.     

乙基纤维素/TiO2复合膜的制备及气体渗透性能

以乙基纤维素(EC)和正钛酸丁酯(TBT)为主要原料,通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了EC/TiO2复合膜。研究了TiO2粒子在复合膜中分布形貌、复合膜的结构变化及对气体渗透和分离性能的影响。结果表明,TiO2质量分数达到25%时,微米级的TiO2粒子均匀分散在复合膜中,复合膜形成有机-无机三维网络结构,测试气体在膜中的渗透行为主要受动力学因素控制,其中H2、O2透气系数分别增大至纯EC膜的1.8倍和1.3倍,H2/N2及O2/N2分离性能略有提高。     

玻璃固载TiO2/纳米纤维素复合薄膜的制备及其光催化性能

将微晶纤维素溶解于NaOH-尿素的低温溶液中形成纤维素溶液,在水浴中再生形成纳米纤维素溶液.然后将纳米纤维素溶液与TiO2(P25)混合,并添加少量的钛酸正丁酯作为交联剂形成复合溶液.将制备得到的复合溶液通过流延法固载到玻璃片表面形成玻璃固载的TiO2/纳米纤维素复合膜.通过SEM、XRD表征了复合膜的形貌与结构.将玻璃固载的TiO2/纳米纤维素复合膜在紫外光下进行光催化降解甲基橙(MO)以评估复合膜的光催化性能,研究了纳米TiO2含量对复合膜光催化性能的影响,复合膜的重复使用性能以及光降解的动力学过程.结果表明:复合膜对MO的光催化降解能力可达90％以上,与纯TiO2粉末相当,并重复使用3次光催化性能基本保持不变.复合膜对甲基橙的降解动力学符合一级动力学特征.当纳米TiO2相对于纤维素的质量分数为33.3％时,光催化活性最高,动力学速率常数为0.035min-1.     

含氧化石墨烯混合基质反渗透复合膜的制备及性能研究

以间苯二胺(MPD)为水相单体、均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体,氧化石墨烯(GO)作为水相添加物,采用界面聚合法,制备了GO-PA(聚酰胺)/PSF(聚砜)混合基质反渗透复合膜。采用扫描电子显微镜表征了膜形貌,考察了该膜对氯化钠的截留性能及耐氯性。结果表明,聚酰胺反渗透膜填充氧化石墨烯后,其分离性能优于聚酰胺膜,且具有较好的耐氯性。随着氧化石墨烯含量的增加,膜的通量增大,当添加量为0.005%时,膜具有最大通量,为63 L/(m2.h)。     

负载Pt的TiO2的抑菌性能研究

目的通过贵金属负载来提高Ti O2光催化抑菌性能。方法利用光沉积法制备Pt/Ti O2,通过XRD,UV-Vis漫反射吸收光谱和TEM对样品进行表征,Ti O2为锐钛矿和金红石型混晶,经过Pt担载之后Ti O2对光的吸收增强。利用溶液振荡法,以大肠杆菌为目标物,研究在光照和非光照条件下Ti O2和Pt/Ti O2的抑菌性能。结果在光照条件下,Ti O2的抑菌率为45%,Pt担载质量分数为10%的Ti O2的抑菌率为60%,Pt担载之后Ti O2的抑菌率提高了15%。结论 Ti O2光催化剂具有抑制大肠杆菌生长的性能,负载Pt后,由于Pt的化学势较低,光生电子被富集到Pt的表面,减小了光生电子和光生空穴复合的几率,更多的光生空穴被游离出来,因此Pt/Ti O2的抑菌性能得到了提高。     

表面疏水性纳米TiO2颗粒的制备及光催化性能

在70℃水解钛酸四丁酯(TBOT)时加入十二烷基硫酸钠(SDS),无需热处理就能得到准球形锐钛矿结构的纳米TiO2.这种TiO2粉具有强疏水性,漂浮于水溶液的表面,可通过过滤手段与溶液分离.应用透射电子显微镜和X射线衍射仪对TiO2粉进行了形貌观察和晶体结构的测定.研究了反应体系pH值的变化对TiO2粉结构的影响.FT-IR光谱证明在酸性条件下SDS分子吸附于TiO2颗粒的表面.颗粒尺寸增大引起Rama峰、紫外吸收峰的红移,表现出量子尺寸效应.在对罗丹明B的光催化降解反应中,表面吸附SDS的TiO2粉显示出很强的光催化活性,在50 min内催化降解了100%罗丹明B.     

HNO3处理对TiO2纳米薄膜的光催化活性和表面微结构的影响

通过sol-gel工艺分别在钠钙玻璃和预涂SiO2涂层的钠钙玻璃基体上制备了TiO2光催化纳米薄膜．然后用1mol／L HNO3水溶液对煅烧后的薄膜进行酸处理。用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和紫外可见光谱(UV—VIS)对酸处理前后TiO2纳米薄膜进行了表征。用甲基橙水溶液的光催化脱色来评价TiO2薄膜的光催化活性。结果表明：SiO2涂层能有效阻止钠离子从玻璃基体向TiO2薄膜的扩散，普通玻璃表面的TiO2纳米薄膜经HNO3处理后，薄膜的光催化活性明显增强。这是由于TiO2纳米薄膜中的钠离子浓度降低以及表面羟基含量增加的缘故。     

Synthesis and characterization of Nafion/TiO2 nanocomposite membrane for proton exchange membrane fuel cell

In this study, the syntheses and characterizations of Nafion/TiO2 membranes for a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) were investigated. Porous TiO2 powders were synthesized using the sol-gel method; with Nafion/TiO2 nanocomposite membranes prepared using the casting method. An X-ray diffraction analysis demonstrated that the synthesized TiO2 had an anatase structure. The specific surface areas of the TiO2 and Nafion/TiO2 nanocomposite membrane were found to be 115.97 and 33.91 m2/g using a nitrogen adsorption analyzer. The energy dispersive spectra analysis indicated that the TiO2 particles were uniformly distributed in the nanocomposite membrane. The membrane electrode assembly prepared from the Nafion/TiO2 nanocomposite membrane gave the best PEMFC performance compared to the Nafion/P-25 and Nafion membranes.     

Preparation of nanocrystalline TiN coated cubic boron nitride powders by a sol-gel process

Cubic boron nitride (cBN) particles coated with 20 wt% nanocrystalline TiN were prepared by coating the surface of cBN particles with TiO2, followed by nitridation with NH3 gas at 900 degrees C. Coating of TiO2 on cBN powders was accomplished by a sol-gel process from a solution of titanium (IV) isopropoxide and anhydrous ethanol. An amorphous TiO(x) layer of 50 nm thickness was homogenously formed on the surface of the cBN particles by the sol-gel process. The amorphous layer was then crystallized to an anatase TiO2 phase through calcination in air at 400 degrees C. The crystallized TiO2 layer was 50 nm in thickness, and the size of TiO2 particles comprising the layer was nearly 10 nm. The TiO2 on cBN surfaces was completely converted into nanocrystalline TiN of uniform particles 20 nm in size on cBN particles by nitridation under flowing NH3 gas.     

界面聚合法制备海藻酸钠/聚砜复合纳滤膜

以聚砜(PS)超滤膜为基膜,海藻酸钠(Sodium Alginate,NaAlg)和均苯三甲酰氯(TMC)分别为水相和油相反应单体,经界面聚合反应制备一种新型复合纳滤膜.研究了制备影响因素对复合膜分离性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)对复合膜的表面形态和断面结构进行了表征.结果表明,当海藻酸钠的质量分数为2.0%,TMC的质量分数为0.25%,TMC反应时间为30s,热处理温度为50℃,热处理时间为10min时所制备的膜性能最好.所制备的复合纳滤膜在操作压力1.0MPa下,对1 000mg/L的Na2SO4溶液的脱盐率为84.9%,通量为12.2L/(m2.h).     

聚砜/磺化聚砜共混及离子交换膜C_3H_6/C_3H_8渗透性能的研究

以聚砜和磺化聚砜为膜材料制备了聚砜 /磺化聚砜共混膜 ,共混膜与金属盐溶液进行离子交换得到含不同阳离子的离子交换膜 .测试了两种膜对C3H6 及C3H8的渗透分离性能 ;讨论了磺酸基团 (-SO- 3)、金属离子及共混膜的离子交换当量IEC对气体渗透性能的影响 ;着重分析了膜内金属离子与C3H6 的络合作用及C3H6 和C3H8在离子交换膜内的传递行为     

超细二氧化钛在水溶液中分散性研究

采用沉降法研究了不同分散剂对超细二氧化钛粉末在水溶液中分散性的影响。结果表明:SDS、TPB、聚丙烯酸钠、乙二醇是超细二氧化钛粉末的有效分散剂。通过测定颗粒表面Zeta电位、悬浮体系粘度,分析了分散剂的作用机理。实验结果表明:SDS、TPB、聚丙烯酸钠能显著提高水溶液中二氧化钛表面Zeta电位绝对值,增大了颗粒间静电排斥力,改善了悬浮液稳定性,降低了体系的粘度。而乙二醇能在颗粒表面形成良好的溶剂化层,提高了二氧化钛在水溶液中的分散稳定性。