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.     

蔗糖对聚丙烯腈膜的共混改性研究

用蔗糖对聚丙烯腈(PAN)膜进行共混改性,利用相转化法制得PAN共混膜。研究了PAN用量、蔗糖用量、添加剂的种类和用量及凝固浴的种类等制膜条件对PAN共混膜的结构和性能的影响。结果表明:当PAN用量为12%(wt,质量分数,下同),蔗糖用量为6%,添加剂聚乙二醇用量为2%,凝固浴为纯水时,制得的PAN共混膜的水通量和孔隙率最大分别达到421L/m~2·h和85%。     

聚丙烯腈/醋酸纤维素共混超滤膜的研制与改性

研究了聚丙烯腈 /二醋酸纤维素 (PAN/CA)共混超滤膜的性能与聚合物共混比、聚合物质量分数等的关系 .结果表明 ,加有氯化锂 (LiCl)的二甲基乙酰胺 (DMAC)是PAN/CA共混体系的良溶剂 .当聚合物的质量分数为 14 % ,PAN/CA共混比为 5 0 / 5 0时 ,所制得的共混超滤膜的性能较好 .对共混超滤膜进行水解改性的实验发现 :膜的截留率上升 ,水通量下降 .用酱油、药酒为料液的超滤实验表明 :共混膜和水解改性膜的耐污染性能优于聚丙烯腈 (PAN)、聚砜 (PS)和磺化聚砜 (SPS)膜     

D-氨基酸改性HNTs/PAN杂化膜的制备及其超滤性能研究

为了提高聚丙烯腈(PAN)超滤膜的亲水性、水通量以及抗污染能力,以埃洛石纳米管(HNTs)为原料,通过聚多巴胺粘附D-氨基酸,制备埃洛石-聚多巴胺-D-氨基酸(HDD)复合材料.然后以聚丙烯腈(PAN)为基体、HDD为添加剂,制备了HDD/PAN杂化膜.借助XRD、TEM/SEM、FTIR、AFM、接触角等分析HDD/PAN杂化膜的微观形貌、化学结构、亲水性能和抗污染性能.结果表明,改性使得D-氨基酸成功附着在HNTs表面,提高了HDD与PAN的相容性,不但使膜具有较粗糙的皮层和更大的指状孔,还进一步提高了膜的超滤性能;其中,HDD添加量为质量分数5%时,杂化膜的水接触角最小,纯水通量、BSA溶液渗透通量以及BSA截留率分别高达1 334.21、61.29 L/(m~2·h)和97.71%.     

多壁碳纳米管(MWNT)/聚丙烯腈(PAN)共混复合膜的制备及性能研究

为了提高PAN膜的性能,首先用超声分散将MWNT溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,之后加入PAN,通过相转化法制备MWNT/PAN共混复合膜.研究表明,随着MWNT添加量的增加,共混膜的拉伸强度呈先增加后减少的趋势,从2.2 MPa上升到2.4MPa后拉伸强度开始下降.这是由于适量的MWNT起到物理交联的作用,而添加过多,导致MWNT团聚,降低共混膜的拉伸强度.断裂伸长率随着添加量的增加缓慢下降,从20%下降到18.6%;水通量随着MWNT添加量的增加呈先增加后减少的趋势,在添加量为质量分数1%时较纯PAN膜增加了近60%,后水通量呈下降趋势,但是仍然高于PAN膜.这一变化趋势是由膜孔结构的变化和MWNT堵孔共同作用的结果.共混膜的截留率也呈先增加后减少的趋势.当MWNT添加量为4%时,截留率达到最大值96%.抗污染性能测试结果显示膜的水通量恢复率随着添加量的增加呈先增后减少的趋势,在添加量为7%时,达到70%.抗污染性能提高的原因是膜的润湿性得到改善.     

海藻酸钙水凝胶过滤膜的制备及其对硫酸钙的截留

以尿素为致孔剂制备了海藻酸钙(CA)水凝胶过滤膜,测试了其通量、截留率和力学性能;通过扫描电子显微镜(SEM)观测其过滤硫酸钙前后的表面形貌。结果表明,增加尿素含量,均导致膜应力和应变的下降;而膜的纯水通量则迅速增大,尿素含量为3.0%(质量分数)时达到28.7 L/(m2·h),为最大;0.2 MPa下,过滤1.7 g/L硫酸钙时对Ca2+和SO2-4的截留率分别为83%和92%,稳定通量达到21.7 L/(m2·h)。     

PMMA和PVAc共混改性对TiO_2/PAN混合基质膜结构及性能的影响

以聚丙烯腈(PAN)为基膜材料,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醋酸酯(PVAc)为共混膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,钛酸四丁酯(TBT)为无机前驱体,采用非溶剂相转化(NIPS)法制备超滤膜.并借助扫描电镜、红外光谱、接触角和渗透性能测试等手段,探讨了PMMA与PVAc添加量对膜结构、水通量、接触角、孔隙率、牛血清蛋白截留率的影响.结果表明,PMMA和PVAc的共混改性,改善了TiO_2/PAN混合基质膜的结构与渗透性能.随着PMMA与PVAc添加量的增加,膜孔隙率增加,膜渗透通量先增加后减小.其中PMMA共混改性膜截留率基本不变,而PVAc共混改性膜截留率略有提升.与PAN混合基质膜相比,当PMMA添加量为2%,所制备的共混改性混合基质膜纯水通量为423.16 L/(m~2·h),提高了2.26倍,对牛血清蛋白的截留率均在93%以上.     

聚乙二醇添加剂对氢氧化镁/聚醚砜杂化膜结构和性能的影响

以聚醚砜(PES)为成膜聚合物,聚乙二醇-400(PEG-400)为分散剂,采用相转化法,原位生成纳米氢氧化镁[Mg(OH)_2],成功制备出具有高渗透性能且抗污染的有机-无机杂化膜.本文详细研究PEG-400对杂化膜的结构及性能的影响,通过红外光谱证实纳米Mg(OH)_2的原位生成,采用电镜表征膜的微观结构,并且对杂化膜的渗透性能、截留率、接触角、孔隙率及抗污染性能进行测试.结果表明,PEG-400不仅影响制备膜的孔道结构,且利用其分子链中的氧原子与Mg~(2+)配位,促进Mg~(2+)在高分子体系中的分散,减少纳米粒子在相转化过程中的团聚.当添加PEG-400的添加量为8 g时,改性的Mg(OH)_2/PES杂化膜的性能最佳:纯水通量达到188.39 L/(m~2·h),对BSA截留率为98%,通量恢复率为80%.     

磺化聚砜在聚醚砜膜亲水改性中的制备与表征

以聚醚砜(PES)和磺化聚砜(SPSf)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,聚乙二醇(PEG)为制孔剂,采用干湿法制备中空纤维超滤膜,研究了不同磺化度的SPSf及SPSf浓度对中空纤维共混膜的影响,通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜和孔径测试,分别研究了SPSf的化学结构、膜的形态和孔径分布。通过超滤膜性能的测试,探讨了共混膜性能的影响。结果表明,在磺化度10%,磺化聚砜质量分数4%时,超滤膜的水通量为450 L/(m2·h),对聚乙二醇-20000(PEG-20000)的截留率为95%;共混膜随温度的升高,共混膜的水通量降低,截留率几乎稳定不变;对牛血清蛋白(BSA)的通量衰减率为10.9%,通量恢复率为21%。     

纳米TiO_2晶型及粒径对PPESK超滤膜性能影响的研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同纳米二氧化钛(TiO_2)晶型、粒径及含量的TiO_2/聚芳醚砜酮(PPESK)超滤膜,通过测定膜水通量、截留率、铸膜液黏度及膜断面的扫描电镜照片,研究纳米TiO_2晶型、粒径及含量对膜性能及结构的影响。结果表明,添加不同粒径的金红石型纳米TiO_2时,粒径较大的TiO_2使得PPESK膜水通量高于粒径较小的TiO_2;添加不同粒径的锐钛型纳米TiO_2时,粒径较小的TiO_2可以使PPESK膜具有更大的水通量和更稳定的截留率;添加不同晶型粒径相似的纳米TiO_2时,锐钛型纳米TiO_2可以更大程度的提高膜的亲水性。通过比较得出,粒径为5nm的锐钛型纳米TiO_2对于PPESK膜改性来说,效果最好,且最佳浓度为0.6%(质量分数)。     

非对称聚丙烯腈纳滤膜的制备及性能研究

聚丙烯腈(PAN)是一种价格低廉、耐候性强、化学稳定性优异的大宗合成高分子材料,已被成功应用于制备超滤和微滤膜,但在制备纳滤膜方面却面临着挑战.以国产PAN为原料,采用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂、四氢呋喃(THF)为共溶剂,经一步非溶剂诱导相转化过程(NIPS)制备非对称纳滤膜.通过调节液膜层相转化前的热处理温度,调控膜表面THF的挥发速率,进而控制所得PAN膜的皮层致密性,得到了纳滤膜.系统表征了所得膜的形貌、亲水性、表面流动电位等性质,测试了所得膜的水通量、对盐离子和小分子染料的截留性能.结果表明,随着对液膜层的热处理温度升高,所得膜对盐水溶液的渗透通量逐渐降低,对相应盐离子的截留率则逐渐升高,对Na_2SO_4的最高截留率可达85.6%.优化的膜对6种研究的染料水溶液过滤的产水通量处于2.14～111.5 L/(m~2·h),对较高相对分子质量的染料的截留率可达99.8%以上.所得膜可满足对染料水溶液的脱色应用要求.PAN有望成为一种低成本的染料废水处理纳滤膜材料.     

混合添加剂对PVDF微孔膜结构和性能的影响

采用浸没沉淀相转化法(NIPS)制备聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜。研究了不同纳米二氧化硅(n SiO2)用量加入磷酸(H3PO4)形成不同配合比的混合添加剂,对PVDF微孔膜结构及性能的影响。研究结果表明,H3PO4和n SiO2可以改善膜的性能。在铸膜液中加入H3PO4和n SiO2后都获得了较高的孔隙率、平均孔径、纯水通量、膜通量。在n SiO2用量为0. 05%(wt,质量分数),H3PO4用量为5%(wt,质量分数)条件下,制得的PVDF微孔膜的性能相对较好,膜的孔隙率为63. 4%,膜的平均孔径为0. 76μm,膜通量为22kg/(m2·h),纯水通量为70. 6L/(m2·h)。     

PAN/PS共混超滤膜的制备及性能研究

采用共混法制备聚丙烯腈(PAN)/聚砜(PS)超滤膜,以聚丙烯腈作为第一组分(连续相),聚砜为第二组分(分散相),用相转化法流延成膜;研究共混比、聚合物浓度、添加剂、凝胶浴等对共混膜水通量和截留率的影响,并采用扫描电镜对膜的结构形态进行了观察。结果表明:PAN/PS共混膜与PAN膜具有相似的化学稳定性,但较PAN膜具有更好的分离透过性。     

连续式平板刮膜机的制备及应用研究

应用非溶剂致相法,通过自主设计研发的平板刮膜机制备聚偏氟乙烯(PVDF)成品膜.为提高PVDF超滤膜的综合性能,以聚乙二醇(PEG)为成孔剂,以二氧化钛(TiO2)为添加剂,系统研究了PVDF固含量、成孔剂种类和含量以及TiO2纳米颗粒对PVDF超滤膜的微观形态以及通量和截留率的影响.结果表明,当PVDF固含量(质量分数)为22%,PEG-6000质量分数为17.5%,并且添加质量分数0.5%TiO2所制备的成品膜具有较高的综合性能,其纯水通量可达1 030L/(m2·h·0.1MPa),对胃蛋白酶的截留率可达76%.     

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.     

逆向热致相分离法聚醚砜/磺化聚砜平板膜的制备及性能

采用逆向热致相分离(RTIPS)法制备亲水性聚醚砜(PES)/磺化聚砜(SPSF)平板膜。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、纯水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率、水接触角和长期运行测试研究了SPSF含量和不同凝胶浴温度对PES/SPSF平板膜性能和结构的影响。结果表明,SPSF和PES可以成功混合。非溶剂致相分离(NIPS)法制备的PES/SPSF平板膜呈致密皮层和指状截面结构,而RTIPS法制备的PES/SPSF膜具有均匀多孔表面和海绵状结构。RTIPS法PES/SPSF膜的纯水通量和BSA截留率均高于NIPS法。静态水接触角随SPSF的增加而减小。RTIPS法PES/SPSF膜在2%SPSF时获得最佳渗透性能,其纯水通量和BSA截留率分别为967 L/(m~2·h)和79%。     

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%。     

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。     

PAN/LiCl电纺纳米纤维膜的制备及溶液除湿性能研究

溶液除湿方式的空调系统已经广泛应用,为开发用于此系统的一种新型填料,采用静电纺丝技术制备出了聚丙烯腈(PAN)/氯化锂(LiCl)(PAN/LiCl)纳米纤维膜,探讨了LiCl添加量以及辊筒转速对纳米纤维带微观形貌的影响,同时研究了浸泡的除湿盐溶液种类和浓度对溶液除湿性能的影响。结果表明,PAN纺丝液用量为12%(wt,质量分数),LiCl用量为5.5%(wt,质量分数),辊筒转速为140r/min条件下,PAN/LiCl纳米纤维膜的微观形貌较好,纤维带粗细较均匀,并且其浸泡46%(wt,质量分数)的溴化锂(LiBr)溶液进行溶液除湿条件下,纤维膜有较好的溶液除湿性能,除湿效率为96%。在PAN纺丝液中加入LiCl,LiCl能够附着在PAN纳米纤维上,呈现纳米纤维带结构,可使纤维膜的亲水性提高。     

凝固浴组分对双凝固浴法制备PVDF膜结构和性能的影响

在内外凝胶浴中添加不同含量的溶剂,采用双凝固浴法制备了PVDF/PVP/DMAc中空纤维膜.通过膜形貌扫描电镜( SEM)表征,纯水水通量和牛血清蛋白(BSA)截留率测试实验,分析评价了凝固浴中溶剂含量对PVDF中空纤维膜结构与性能的影响.结果表明,凝固浴中溶剂含量增大会导致皮层孔隙率增多,而对亚层结构的影响各不相同.膜的纯水渗透通量变化无明显规律性,但BSA截留率保持相对稳定.当内外凝固浴中溶剂体积分数分别为30％和70％时,膜内部大孔发育良好,亚层疏松多孔,水通量分别为270 L/(m2,h)和548 L/(m2·h),显示了良好的渗透性能.