PES／纳米SiO2杂化膜的成膜机理及性能研究

利用湿法相转化方法，通过在聚醚砜（PES）铸膜液中添加适量的纳米粒径的SiO2，制得了具有不同含量纳米SiO2的PES／SiO2杂化膜。对分相过程中的成膜动力学、膜的微观结构以及性能进行了分析测试，结果表明与纯PES相比，铸膜液中添加了4wt％纳米SiO2后，PES体系的成膜速度有所提高。膜断面的SEM照片表明，PES／SiO2杂化膜有更大的指状孔。膜性能测试结果表明，体系中SiO2含量对PES杂化膜的纯水通量和截留率有影响，在添加的纳米SiO2的含量较少时，所得PES杂化膜的截留率明显升高，水通量则相反而有所降低；随着体系中SiO2含量的进一步增加，PES／SiO2杂化膜的水通量明显增大，同时增强的截留率也得到了保持。     

PSf/PPESK共混超滤膜制备及性能研究

将聚砜(PSf)和聚醚砜酮(PPESK)按比例共混,采用L-S相转化法制备超滤膜,考察共混比、固含量、添加剂等对膜水通量和截留率的影响.实验结果表明:当聚合物的固含量为12%,PSf/PPESK共混比为7/3,NMP作溶剂,PEG4000作添加剂,凝胶浴温度50℃,挥发时间为10 s时,所制得的PSf/PPESK共混膜性能较好,其水通量为1 930 L/(m2.h),对牛血清蛋白的截留率为58.2%.     

聚醚砜基膜热稳定性对复合纳滤膜性能的影响

研究聚醚砜超滤基膜的热稳定性对界面聚合法制备复合纳滤膜性能的影响.加入TiO_2纳米粒子可显著改善超滤膜的热稳定性,并随着基膜中TiO_2的增加,超滤基膜的热稳定性也随之增加.基膜TiO_2含量增至8%时,纳滤膜的水通量从27 L/(m~2·h)逐渐增加到38 L/(m~2·h),对NaCl的截留率从48%增加到58%,而对MgSO_4的截留率保持不变.研究表明,提高微滤基膜的热稳定性有助于提高复合纳滤膜的水通量和截留率.     

水热法合成锐钛型纳米TiO2的研究

以TiCl4为原料经Ti(OH)4@TEA前驱体水热合成了锐钛型纳米TiO2,利用红外光谱、XRD、TEM等手段对前驱体、TiO2等进行了表征,研究结果表明:水热法合成的锐钛型纳米晶粒径分布均匀,分散性好;100℃下晶化4.5h后,锐钛型纳米TiO2基本形成,平均粒径为8.7nm,水热晶化7.0h后,平均粒径由8.7nm增长到18.7nm.     

Cu(tpa)/PVDF杂化超滤膜的制备及性能研究

通过室温搅拌法合成了Cu(tpa)纳米晶,并将其作为改性剂制备了Cu(tpa)/PVDF杂化超滤膜.通过XRD、FTIR和SEM等手段表征Cu(tpa)纳米晶,系统研究了Cu(tpa)纳米晶及其含量对PVDF杂化超滤膜的形貌、结构以及性能的影响.采用SEM、XRD、FTIR、静态水接触角等手段对杂化膜进行了表征,结果表明,Cu(tpa)纳米晶可以有效调节PVDF膜的内部结构,当Cu(tpa)添加质量分数为5%时,Cu(tpa)/PVDF膜内部全部为海绵状结构.性能测试结果显示,添加Cu(tpa)材料可以显著提高PVDF膜的纯水通量,同时对BSA截留率保持在96%以上.此外,BSA静态吸附和恢复水通量测试表明,Cu(tpa)/PVDF膜具有良好的抗污染性能.     

纳米SiO2的加入对PVDF/SiO2超滤膜结构和性能的影响

将普通纳米SiO2、疏水纳米SiO2、亲水纳米SiO2分别加入到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,通过相转化法制得PVDF/SiO2杂化超滤膜,重点探讨了SiO2加入量及上述三种类型纳米SiO2对PVDF杂化超滤膜水通量、截留率和抗污染性能的影响.结果表明:膜的孔隙率、平均孔径、水通量、截留率和抗污染性随SiO2含量增加而先增大后减少;SiO2含量为2%时,膜水通量由大至小为:普通纳米SiO2杂化膜、疏水纳米SiO2杂化膜、亲水纳米SiO2杂化膜,抗污染性由大至小为:亲水纳米SiO2杂化膜、普通纳米SiO2杂化膜、疏水纳米SiO2杂化膜.     

结构调节分子对顺-(1,3,5)-胺基环己烷-均苯三甲酰氯复合纳滤膜性能的影响

以间苯二甲酰氯、4-哌嗪哌啶、3-[(2-氨基乙基)-二甲胺]丙烷-1-磺酸作为结构调节分子,分别考察了添加每种分子对顺-(1,3,5)-胺基环己烷-均苯三甲酰氯纳滤膜的水通量和盐截留率的影响.当添加间苯二甲酰氯时,膜的水通量下降.考察了顺-(1,3,5)-胺基环己烷-间苯二甲酰氯纳滤膜的性能,该膜水通量为2.7L/(m2·h·MPa),对盐的截留顺序为Na2SO4(92.3%)MgCl2(76.6%)NaCl(54.5%).当添加4-哌嗪哌啶时,膜的水通量增加.当添加3-[(2-氨基乙基)-二甲胺]丙烷-1-磺酸时,膜的水通量随其浓度增加呈先增大后减小的趋势.当添加少量结构调节分子时,各膜对Na2SO4的截留率都轻微下降;当添加量较多时,截留率下降幅度较大.     

PVP对PASS分离膜结构与性能的影响

作为膜材料,聚芳硫醚砜(PASS)具有耐高温耐溶剂等优点,但亲水性不强限制其应用。通过添加亲水性聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)改善其亲水性,并采用光学接触角测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、超滤杯、紫外分光光度计等表征不同PVP含量时分离膜的接触角、形貌、水通量及截留率等。结果表明,PVP可明显改善其亲水性和水通量,截留率影响不大,也在一定程度上改变分离膜的结构形貌;PVP含量为15%时分离膜综合性能最好。     

聚乙二醇丙烯酸酯表面改性聚醚砜酮微孔膜的结构和性能

为了提高聚醚砜酮(PPESK)微孔膜的亲水性和抗污性,采用紫外(UV)辐照引发聚乙二醇丙烯酸酯(PEGA)在膜上发生接枝和交联,在膜表面形成稳定的亲水层.利用场发射扫描电镜(SEM)研究了固定PEGA后PPESK膜表面形貌的变化.表面改性后PPESK膜的水接触角的降低表明PEGA的固定有利于提高其亲水性,蛋白质静态吸附实验显示膜的抗蛋白质污染能力增强,渗透实验表明膜表面较低数量的PEGA亲水链有利于提高PPESK微孔膜的水通量,膜的溶质截留率增大,截留分子量(MWCO)减小.     

SiO2/PSf杂化超滤膜制备和性能研究

分别以粉末和溶胶-凝胶的方式向聚砜铸膜液中添加不同含量的SiO2,通过L-S相转换法制备SiO2/PSf杂化超滤膜.比较两种体系在不同SiO2含量下铸膜液的稳定性、黏度,及膜的微观结构、平均孔径、孔隙率、渗透性能和机械性能.结果表明,以溶胶-凝胶方式添加SiO2的铸膜液更加稳定,各方面性能更好.粉末添加下SiO2含量为2%时效果较好,水接触角为62°,纯水通量为141 L/(m2·h),对腐殖酸(Mr=370 000)的截留率为83.7%;溶胶-凝胶添加下SiO2含量为8%～10%时效果较好,水接触角为40°,纯水通量为182 L/(m2·h),对腐殖酸(Mr=370 000)的截留率为92%.     

TiO_2溶胶改性PVDF中空纤维超滤膜的亲水化研究

通过PVDF铸膜液中添加TiO_2溶胶,采用相转化法制备了PVDF-TiO_2中空纤维共混超滤膜,并经SEM-EDX、亲水性与超滤测试、以及抗污染实验等手段研究了TiO_2溶胶对PVDF中空纤维膜的结构和亲水性能的影响.结果表明:当TiO_2含量为4.5%时,膜的亲水性能较好,抗污染性有明显的改善,在保持截留率基本不变的情况下,纯水通量明显提高,由108L/(m~2·h)提高到244 L/(m~2·h);但过高的TiO_2含量会产生严重的纳米颗粒团聚现象而造成膜的各项性能指标下降.     

无机纳米颗粒对聚氯乙烯(PVC)/聚醚砜(PES)共混膜的性能影响

首先探讨了ZnO、Al2O3、TiO2、SiO2四种无机纳米颗粒的加入对PVC/PES共混溶液剪切黏度的影响,在此基础上研究了纳米颗粒的加入对PVC/PES共混膜断面和表面微观结构、水通量、截留率、亲水性、孔隙率、机械性能等的影响.结果表明,四种无机纳米颗粒均使共混膜的表面孔径和孔隙率减小,亲水性和截留率增大.添加无机纳米颗粒的膜,其孔隙率越大,水通量也越大.未添加无机纳米颗粒的PVC/PES共混膜,孔隙率最大,但水通量小于添加SiO2和ZnO后的膜.这一点说明膜的水通量不仅与孔隙率有关,与膜的亲水性也有密切的关系.另外,加入无机纳米颗粒还可以略微改善膜的抗拉伸性能.     

含二氮杂萘酮结构聚芳醚砜酮超滤膜的研制

以新型耐高温特种工程塑料———含二氮杂萘酮结构聚芳醚砜酮(PPESK)为膜材料、N-甲基-2-吡咯烷酮为溶剂配制铸膜液,采用相转化法在平板刮膜机上制备PPESK超滤膜,考察了PPESK含量、PPESK的特性黏数、添加剂含量和膜厚度等对超滤膜性能的影响.在0.1MPa的操作压力下,所制得PPESK超滤膜的纯水通量可高达约148L/(m2·h),对聚乙二醇10000的截留率高于93%.     

纳米TiO2制备过程中乙醇含量对其性能的影响

以钛酸丁酯(TBOT)为原料,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2溶胶,研究TiO_2溶胶制备过程中乙醇用量的变化对溶胶粘度、密度、稳定性、粒径分布的影响,考察溶胶内部的化学结构和TiO_2的物相转变情况。结果表明:随着乙醇含量的增加,溶胶的粘度、密度、Zeta电位减小;当醇钛物质的量比小于50时,溶胶平均粒径相差不大且粒径分布较窄,当醇钛物质的量比大于50时,平均粒径随乙醇含量的增加而增大,且粒径分布变宽;所制备的TiO_2溶胶内部结构以Ti-O-Ti键为主,所形成的TiO_2分子具有线性结构。TiO_2溶胶真空干燥后,其粉末晶型为无定型态,经350℃焙烧后,纳米TiO_2转变为锐钛矿型。     

纳米TiO2对不同材料超滤膜结构与性能的影响

选用聚醚酮(PEK)、聚醚砜(PES)、酚酞聚醚砜(PES-C)3种不同的高分子材料,用浸没沉淀相转化法制备了一系列不同纳米TiO2含量的纳米TiO2复合膜,并通过扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱仪(EDS),水接触角测试及超滤实验考察了纳米TiO2对膜的结构及性能的影响.结果表明,纳米TiO2与高分子超滤膜的复合显著改善了膜的亲水性.在截留率较高且基本保持不变的情况下,3种超滤膜的纯水通量和BSA溶液通量都得到了不同程度的提高.而由EDS分析可知,经过一定的时间,膜表面的TiO2会部分脱落,TiO2粒子与膜表面结合的稳定性问题不容忽视.在选用的3种材料中,TiO2粒子与PES-C膜表面结合较为牢固,且复合后BSA溶液通量的增幅最大,通量衰减较小,具有更好的膜结构和性能.     

活性炭填充对聚砜超滤膜性能的影响

采用相转化法制备聚砜(PSF)超滤膜,通过正交实验确定了较优的制膜条件,并用活性炭填充制备了共混的聚砜超滤膜,考察了活性炭加入量对膜的水通量、牛血清白蛋白(BSA)截留率及孔隙率的影响,以及操作条件对填充膜性能的影响。结果表明,最优化制膜条件为:添加剂聚乙二醇(PEG-400)含量为8%,蒸发时间为60s,纯水作为凝固浴,在此条件下制得的膜水通量达到212.6L/(m2.h),BSA截留率为84.1%。活性炭填充对膜水通量和截留率有明显影响,在活性炭含量为0.5%～1.5%时,膜通量随操作压力增大而增大,而截留率变化不大。     

iPP/TiO_2杂化中空纤维微滤膜的制备及其油水分离应用

在热致相分离法制备聚丙烯(iPP)中空纤维膜的过程中,通过添加疏水性TiO_2纳米颗粒来提高膜的疏水性能,获得具有不同TiO_2添加量的iPP/TiO_2杂化膜.利用XRD、SEM、接触角测量仪以及光学显微镜等手段对膜的元素组成、形貌结构、疏水性以及油水分离效果等进行表征.结果表明,TiO_2的添加改善了膜的疏水性能,对油包水乳化液表现出优异的分离效果;当TiO_2的添加量为0.5%时,膜的接触角达到147°,平均孔径和孔隙率同步增大,杂化膜的油通量达到了纯膜通量的150%.此外,粒径在0.5～1.5μm范围内的油包水乳化液经iPP-Ti-5膜过滤后,其滤液中的水滴在光学显微镜下不可见.     

纳米纤维素晶/醋酸纤维素共混超滤膜材料的研究

采用浸没沉淀相转化法制备了纳米纤维素晶(CNC)/醋酸纤维素(CA)完全环境友好的共混膜材料,考察了在铸膜液中添加不同质量分数的CNC对共混膜各方面性能的影响。通过超滤装置测定了共混膜的水通量、截留率、含水率和孔隙率;通过万能试验机、环境扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)对超滤膜进行了力学性能、形貌结构和热稳定分析。结果表明,随着CNC含量增加,共混膜的孔隙率呈增长趋势,由40.8%提高到66.4%,大孔由原来的规则圆形漏斗状变为狭长椭圆状且互相连通,水通量和拉伸强度呈先上升后减小的趋势。当CNC添加量为0.5%时,共混膜综合性能最优,相比纯CA膜,水通量提高64.7%,拉伸强度提高70%,热稳定性也得到增强。     

静电纺聚苯乙烯纳米纤维膜的制备及其性能

采用静电纺丝方法制备了疏水性聚苯乙烯(PS)纳米纤维膜。研究了添加0.5wt.%十二烷基硫酸钠(SDS)对PS纺丝溶液性能以及纳米纤维膜形貌结构的影响,内容涉及PS纳米纤维膜厚度对膜的平均孔径和孔径分布的影响分析,该膜的水接触角和孔隙率的测试等。最后,采用直接接触式膜蒸馏(DCMD)装置测试了不同厚度PS纳米纤维膜在蒸馏水和35g/L NaCl溶液中的水通量和截留率。研究结果表明了平均孔径约为0.19μm、厚度约为150μm、孔隙率约为84%、接触角约为114°的PS纳米纤维膜的水通量约为19.4kg/m~2h,截留率大于99.99%,适合应用于DCMD领域用于盐溶液和海水淡化。     

超声对相转化膜结构和性能的影响

研究了不同超声条件下所制备的聚偏氟乙烯(PVDF)膜的结构和性能。通过傅里叶全反射红外光谱、扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪等对所制备的PVDF膜结构和形貌进行了表征。结果表明,超声场的加入在保证膜截留率的同时,能够显著提高PVDF膜的通量。超声条件为(100kHz/300W)时,膜水通量和玫瑰红水溶液(10mg/L)通量提高幅度较大,分别提高了46.1%和43.4%,并且截留率仍保持在80.0%左右。超声辅助相转化过程中,PVDF有部分β晶型向α晶型转变。