层层组装界面聚合制备聚酰胺复合正渗透膜研究

以聚丙烯腈(PAN)为支撑膜材料,利用相转化法制得PAN基膜,水解改性后作为支撑层,通过界面聚合法制备聚酰胺正渗透复合膜.考察了界面聚合次数对复合膜表面形貌结构、粗糙度、亲水性及正渗透性能、反渗透性能的影响.实验结果表明,膜表面粗糙度和亲水性随着界面聚合次数的增加而增大,而反渗透水通量随着界面聚合次数的增加而减小,盐截留率随之而增大,而正渗透性能测试中水通量和盐逆向通量随界面次数的增加而减小.综合得知,经过2次界面聚合后,复合膜表面粗糙度和亲水性较好,正渗透水通量达到16.97L/(m~2·h),盐逆向通量为6.02g/(m~2·h).     

膜蒸馏淡化处理油田高含盐废水的实验研究

采用减压膜蒸馏技术处理油田高含盐废水，研究了真空度、废水温度、流量以及废水含盐量对膜通量与截留率的影响。实验结果表明：随着膜下游真空度增加，膜通量先缓慢增大，当真空度超过某一临界值后，膜通量急剧增加；废水温度增加，膜通量增大，且真空度越高，膜通量随温度变化的曲线越陡；提高废水流量可增大膜通量；随着废水含盐量增加，膜通量减小，当废水含盐量大于220g／L时，馏出液电导率明显增加，但各次实验的截留率仍然接近100％，表明实验用聚丙烯中空纤维膜具有很好的疏水性。     

聚酰胺复合纳滤膜的制备与表征

以聚砜超滤膜为基膜,通过间苯二胺(PDA)与均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜.系统地考察了界面聚合条件对所得复合膜性能的影响及膜对不同类型的无机盐的分离性能.详细表征了基膜与复合膜的表面形貌和接触角.结果表明:最佳聚合条件为:PDA质量分数1.5%,TMC质量分数0.1%,水相浸泡时间3min,反应时间20s,热处理温度80℃,热处理时间3min.在0.6MPa下,对2 000mg/L的MgSO4的截留率和通量分别为95.6%和7L/(m2·h).复合膜对四种不同类型无机盐的截留率的次序依次为Na2SO4MgSO4NaClMgCl2.此外,表面形貌和接触角研究表明通过界面聚合在基膜表面形成了一层聚酰胺功能层.     

新型耐高温复合反渗透膜的制备与性能

以杂萘联苯聚芳醚腈酮超滤膜为基膜,间苯二胺作为水相单体、均苯三甲酰氯作为有机相单体,通过界面聚合法制备了新型耐高温聚芳香酰胺复合反渗透膜.研究了单体浓度、反应时间对膜性能的影响,用扫描电子显微镜和红外光谱仪表征了界面聚合反应前后膜表面形貌和化学结构的变化,并对膜的耐高温性能进行了考察.随着操作温度从20℃升高到95℃,膜的脱盐率保持在97.9%,通量从7.4 L/(m~2·h)上升至31.4 L/(m~2·h);膜在沸水中煮沸至3 h,其脱盐率基本不变而通量先增加后趋于稳定,表明杂萘联苯聚芳醚腈酮复合反渗透膜具有优良的耐高温性能.     

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.     

聚乙烯亚胺对反渗透复合膜抗菌性能的优化改性

以聚砜超滤膜为支撑层,利用间苯二胺和三甲酰氯发生界面聚合反应,制备出聚酰胺反渗透复合膜。用聚乙烯亚胺（PEI）通过连续界面聚合法对反渗透膜进行抗菌性能优化改性。通过探究PEI反应参数对膜性能的影响,确定了优化改性的最佳参数,对改性膜的分子结构、表面性能以及膜性能进行了研究。结果表明,当PEI反应的质量分数为2%,反应时间为60 s,热处理为100℃和5 min时,改性膜的性能最好。膜表面的亲水性和荷电性的双重提升有助于膜性能的提高。与原膜相比,所制备膜的截留率由96.6%提升至98.9%,水通量由35.7 L/(m2·h)增加到49.9 L/(m2·h);选用革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性葡萄球菌对膜抗菌性能进行了评价,所制备的膜对2种细菌的抑菌率分别可达95.8%和96.3%,通过PEI改性实现了膜分离性能和抗菌性能的同步提升。     

镁合金汽车轮毂表面转化膜的致密化与耐蚀性能研究

为了在镁合金汽车轮毂表面制备成本低、环保和耐腐蚀的转化膜,以提升其耐蚀性能,采用扫描电镜、能谱分析仪和电化学工作站等研究了后续致密化处理温度和时间对Mg-5.2Al-0.5Mn-1.8Ca合金表面铈转化膜形貌和电化学性能的影响.结果 表明:转化膜经磷酸盐致密化处理后其腐蚀电位正移、腐蚀电流密度减小、极化电阻增大,转化膜的耐腐蚀性能得到增强,且致密化温度为85℃时转化膜的耐腐蚀性能最好;随着致密化时间的延长,转化膜的腐蚀电位呈现先正向移动后负向移动特征,腐蚀电流密度先减小后增大,极化电阻先增大后减小,在致密化时间为60s时,转化膜的腐蚀电位最正、腐蚀电流密度最小、极化电阻最大,具有最佳的耐蚀性能.致密化处理前的原始转化膜的耐腐蚀性能主要与表面裂纹和转化膜结构有关,致密化处理后其耐腐蚀性能主要与新形成的致密CePO4膜层有关;在致密化温度为85℃、致密化时间60 s时,镁合金表面转化膜具有最佳的耐蚀性能.     

气隙式膜蒸馏法浓缩氢氧化钠溶液的实验研究

利用能量回收气隙式膜蒸馏组件浓缩氢氧化钠溶液,研究了进料温度、流速、浓度对膜通量、造水比和截留率的影响.结果表明,膜通量和造水比随着进料温度T_3升高而增大,随着进料浓度的增加而减小;料液流量增加时膜通量增大,造水比降低.当料液浓度为110g/L,进料温度T_1为40.0℃,T_3为95.0℃、流量为15L/h时,膜通量为6.3kg/(m~2·h),造水比为5.1,截留率可达99.9%.     

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.     

聚偏氟乙烯中空纤维医用膜的研制

利用非溶剂相转化法,制备不同聚偏氟乙烯(PVDF)改性膜.研究PVDF与聚乙二醇(PEG)-400固含量对膜性能的影响,并将PVDF改性膜与市售血液透析膜F60S的性能进行了对比分析.结果表明,随着PVDF固含量的增加,膜分离孔径和纯水通量逐渐减小,BSA截留率和机械性能提高;随着PEG-400固含量的增加,膜分离孔径先减小后增大,BSA截留率先增加后减小,纯水通量逐渐提高,机械性能下降.PVDF/PEG膜分离孔径与纯水通量比F60S膜略低,BSA截留率、机械性能、血液相容性与F60S膜相比均具优势.     

陶瓷膜表面接枝改性及其在膜蒸馏过程中的应用

以二甲基二氯硅烷为改性剂,采用表面接枝方法制备疏水性Al2O3陶瓷膜,并将其应用于NaCl溶液的气隙式膜蒸馏过程。利用傅立叶红外光谱仪、接触角测定仪和SEM对改性膜进行表征。结果发现,改性剂成功接枝聚合到陶瓷膜表面;改性陶瓷膜具有良好的疏水性能;改性前后膜表面形貌和孔径没有明显变化。实验测得改性陶瓷膜的液体进入压力(LEP)为0.11MPa。膜蒸馏结果表明,渗透通量随溶液温度和流量的增大而增大、随溶液浓度的增大而减小;溶液温度是影响过程的主要因素;NaCl截留率98.53%。研究结果证明,用二甲基二氯硅烷改性的陶瓷膜完全可用于NaCl溶液的膜蒸馏过程。     

中空纤维复合纳滤膜的制备与表征以及醇的影响

以聚醚砜(PES)中空纤维超滤膜为基膜,采用界面聚合法制备聚哌嗪酰胺中空纤维复合纳滤膜。其最佳工艺条件为哌嗪(PIP)1.5%(质量分数),均苯三甲酰氯(TMC)0.2%(质量分数),聚合时间30 s,热处理条件80℃/20 min。在0.3 MPa、25℃条件下,该纳滤膜的纯水通量33.6 L/m2h,对1 000 mg/L MgSO4溶液的截留率为85%。作为添加剂的醇,其羟基数及含量不同,对膜性能的影响也不同,可以通过这些因素的调控来提高膜的截留性能。     

pH敏感型甲基丙烯酸接枝聚偏氟乙烯微滤膜的制备和表征

以强碱、强氧化剂溶液对聚偏氟乙烯(PVDF)微孔滤膜表面极化改性后,用自由基聚合的方法将α-甲基丙烯酸接枝到PVDF微孔滤膜表面,得到pH值敏感型微孔滤膜.结果表明:接枝率确定的情况下,水通量随着被过滤溶液pH值的变化而明显变化;接枝率的逐步升高,水通量呈现先增大后减小的趋势.接枝膜经扫描电子显微镜和原子力显微镜测试表明,接枝膜表面孔数减少,孔径变小,并且观察到孔内有絮状物,证明接枝甲基丙烯酸的存在.为了兼顾改性膜的水通量和pH值敏感性能,需要将膜的接枝率控制在1.9%～6.1%之间.     

胶束增强陶瓷膜处理镧离子废水的研究

将十二烷基硫酸钠(SDS)与孔径5nm的陶瓷膜结合,探索胶束增强陶瓷膜法处理镧离子废水的可行性.考察了SDS摩尔浓度、跨膜压差(TMP)、溶液pH值等因素对陶瓷膜过滤性能的影响.结果表明,随着SDS摩尔浓度的增大,陶瓷膜对La3+的截留率从70％增大到99.9％;当SDS摩尔浓度大于临界胶束浓度(CMC)后,膜对La3+的截留率略有降低,大约维持在95％～97％左右;膜通量则随SDS摩尔浓度增大先减小后增大,最后趋于65 L/(m2·h).随着TMP提高,膜通量基本呈线性关系增大,膜对SDS和La3+的截留率略增大.随着溶液pH的升高,渗透通量略有下降,膜对La3+和SDS的截留率均显著增加.采用体积浓度为0.5％的稀硝酸清洗污染的陶瓷膜,膜的纯水通量可恢复到95％以上,重复性好.     

PVDF中空纤维抗污染膜的制备与表征

采用干—湿相转化法制备Fe(Ⅲ)-Cu(Ⅱ)/PVDF中空纤维抗污染膜,讨论了不同添加剂量的变化及不同的工艺参数对膜性能的影响.通过扫描电子显微镜、水通量测定仪、机械强度测定仪、接触角测定仪分别对膜的微观结构、水通量、抗污染性、机械强度、接触角进行联合表征,分析不同因素对膜性能的影响趋势.结果表明:随着PVDF粉加入量、无机掺杂物质的量、添加剂的量的增加,膜的纯水通量均呈降低趋势,但截留率、拉伸强度、亲水性、及抗污染性能均随变化而增大;随着膜制备的工艺参数——纺丝速度、凝固浴温度的增加,膜的纯水通量增大,而截留率呈下降趋势,膜的拉伸性能得到提高;随着膜制备的工艺参数——干程距离的增大,膜的纯水通量和截留率分别呈现出增大和减小的趋势,膜的孔隙率和拉伸强度及断裂伸长率先增大后减小.     

卷式反渗透膜的气液两相流清洗特性

建立新型膜清洗装置,将压缩空气和化学清洗液形成气液两相混合流体对2.5英寸(1英寸=25.4 mm)卷式反渗透膜进行清洗研究.系统地探讨了气液两相流清洗过程中清洗液流量、气体流速、气液比、清洗时间对膜截留率和通量恢复率的影响.结果表明清洗液在0.12 L/rain时,即可获得较好的膜通量恢复率.不同过滤面积的反渗透膜,清洗液的临界流量不同,超过该流量对膜通量恢复率无明显影响.膜通量恢复率随气体流速的增加而增加,聚酰胺材质反渗透膜气速上限是18 m/s,更高的气速将降低膜截留率.气液比在2000∶ 1～3000∶1范围内能有效提高膜通量恢复率.两相流清洗时间一般不超过15 min就能获得理想清洗效果.     

ATMP改善铝阳极氧化膜高温耐水合特性的研究

采用浸渍-热处理法,用表面处理剂氨基三甲叉膦酸(ATMP)对铝阳极氧化膜进行表面处理,研究了ATMP溶液的浓度、温度以及热处理温度对氧化膜升压时间和比容的影响.结果表明:随着热处理温度的升高,氧化膜的升压时间先减小,后延长,400℃时的升压时间最短,氧化膜的比容变化率随热处理温度的升高逐渐减小;溶液的温度和浓度对氧化膜的升压时间影响不明显,但对氧化膜的比容及其比容变化率有较大的影响.FTIR分析证实铝阳极氧化膜采用此方法进行表面处理后,有效地改善了其高温耐水合特性.     

拉伸工艺对聚丙烯中空纤维膜性能的影响

采用熔融-拉伸法制备聚丙烯中空纤维膜(PPHF),通过改变拉伸倍数和拉伸速率,制得不同性能的中空纤维膜,并对所得中空纤维膜从宏观和微观层面进行了测试和表征.实验结果表明,随着拉伸倍数的增大,膜的水通量、气体通量和平均孔径都是先增大后减小,而孔隙率则是先增大后保持不变.随着拉伸速率的增大,膜弹性回复率则先增大后保持不变或略有增加,而膜的孔隙率和气体通量都是先增大后减小再增大.SEM电镜照片也进一步证明了膜表面结构的变化.     

PVDF/PVA共混膜的研究

采用湿法相转化法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚乙烯醇(PVA)共混膜,研究了PVDF/PVA共混体系的相容性,并讨论了PVDF/PVA共混比、固含量、添加剂浓度、凝固条件与后处理对膜结构及性能的影响.结果表明,PVDF/PVA为不相容体系,在成膜过程中产生界面微孔;随PVA含量增加,PVDF/PVA共混膜水通量先增大后减小,在PVDF/PVA为8/2时呈较大值,截留率变化趋势则相反;PVA的存在明显改善了PVDF/PVA共混膜的亲水性,表现为随其含量增加共混膜接触角明显减小;随固含量增加,膜厚度增加,孔隙率降低,水通量减小,截留率升高;添加剂PEG600浓度为6%时,孔隙率高,水通量大,但截留率低;凝固浴种类直接影响膜结构及性能;热处理可完善膜结构从而获得性能更优的膜.选择适当的铸膜条件可制成较好的膜产品,而且共混膜通量明显大于各组分通量的加权,表明共混是一种改善PVDF膜性能的有效方法.     

聚醚砜微孔膜对牛血清蛋白吸附性能的研究

主要研究了聚醚砜(PES)微孔膜对牛血清蛋白(BSA)的吸附性能.用BCA(bicinchoninincacid)法测定了膜孔中吸附的蛋白量.运用扫描电子显微镜和电子单纱强力仪分别对PES膜结构和力学性能进行表征.随着聚乙二醇20000(PEG20000)与聚乙二醇400(PEG400)比值的增大牛血清蛋白的吸附量先减小后增大,水通量先增大后减小,截留率始终维持在97.93%～99.39%之间,结果表明,PEG20000与PEG400比例为2时PES膜的亲水性最好,对BSA的吸附量最小.