新型PVA/PA复合膜的微结构及其成膜条件

将不同材料分别用作复合膜的分离层和支撑体,是制备优良选择渗透性分离膜的重要方法之一.采用浇铸工艺将具有亲水性和高分离因子的聚乙烯醇(PVA)涂覆在高度透水性的反渗透(RO)聚酰胺(PA)膜表面,制备成渗透汽化(PV)分离有机物水混合物的PVA/PA复合膜.扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)以及红外光谱分析表明,PVA-PA层结构为一体化,膜表面光滑、致密,分离层上的微囊高度下降到4 nm左右.可以认为膜的优异传质性能取决于良好微结构包括PVA的化学交联和膜的结构形貌.铸膜液中PVA和交联剂的浓度以及热处理条件对复合膜分离性能的影响是明显的.这一新型的复合膜在环境温度下PV分离异丙醇(IPA)/水混合物的渗透通量(J)接近100 g·m-2·h-1,渗透物中的水含量(CP-H2O)大于99.5%.     

新型PVA/PA复合膜的运行工艺对渗透汽化性能的影响

研究了聚乙烯醇（PVA）/聚酰胺（PA）复合膜渗透汽化（PV）分离异丙醇（IPA）/水混合物时运行工艺的影响,模拟了渗透通量（J）预测方程。结果表明,PVA/PA复合膜在料液中w（IPA）%在0～95%范围内或在25℃～100℃的操作温度范围获得的渗透液中IPA含量[w′（IPA）]都小于1%,J随料液中w（IPA）%的下降或操作温度的提高而增加。分离性能预测方程的拟合结果与试验数据有良好一致性。在室温条件下,经过90 d的间歇运行或经过120 d的长期贮存后,PVA/PA复合膜的分离性能稳定,在IPA/水混合物的共沸温度80.4℃运行时的J为73.1 g/m^2·h,渗透液中的水含量[w′（H2O）]都大于99.5%,展示了其在食品、生物、制药和化学等工业中将具有良好的应用前景。     

硅溶胶补强PDMS-PA复合膜的性能

以疏水纳米二氧化硅溶胶作硅橡胶的补强材料,制成了硅橡胶-聚酰胺(PDMS-PA)复合膜;用扫描电镜观察了其断面形态,考察了复合膜对醇-水溶液的渗透蒸发分离效果及耐用性,并与气相法白炭黑补强PDMS-PA复合膜进行了比较.结果表明,与气相法白炭黑补强PDMS-PA复合膜相比,硅溶胶补强的PDMS-PA复合膜的PDMS皮层和PA支撑层之间的结合更紧密,但分离因子和渗透通量下降.在相同条件下进行醇-水分离实验后,气相法白炭黑补强PDMS-PA复合膜出现PDMS皮层与PA支撑层分离现象;而硅溶胶补强PDMS-PA复合膜的PDMS皮层与PA支撑层结合完好.表明用硅溶胶作107硅橡胶的补强填料时能在PDMS-PA复合膜的渗透汽化性能略有下降的情况下改善PDMS皮层与PA支撑层之间的结合,提高复合膜的耐用性,使其具有工业使用价值.     

PA/ZIF-8/PVDF复合纳滤膜的制备及其性能

采用反向扩散法在聚偏氟乙烯(PVDF)基膜表面原位生长一层均匀、致密的金属有机骨架材料ZIF-8纳米晶体层,并进一步优化界面聚合反应,制备高性能聚酰胺(PA)/ZIF-8/PVDF复合纳滤膜.采用SEM、XRD、FTIR、AFM、XPS、水接触角测定仪以及固体表面Zeta电位仪对ZIF-8/PVDF复合膜及PA/ZIF-8/PVDF复合纳滤膜的组成、结构和形貌进行了表征,考察了ZIF-8亚层的生长对界面聚合反应、复合纳滤膜结构及性能的影响.结果表明,ZIF-8晶体亚层在PVDF膜表面的均匀连续生长改善了PA分离层与PVDF基膜的界面相容性,提高复合纳滤膜PA分离层的交联度.在0.6 MPa下,复合纳滤膜纯水通量可达24.05 L/(m2·h),对MgSO4、Na2SO4、NaCl和MgCl24种盐的截留率分别达到97.34％、93.57％、89.31％和85.16％,具有优异的抗污染性能.     

分离有机/有机混合物的PVA、CA系列膜及其渗透汽化性能研究(Ⅰ)膜材料与成膜工艺

依据溶度参数原则和分离甲基叔丁基醚(MTBE)/甲醇(MeOH)混合物的选择渗透性,选择了聚乙烯醇(PVA)为复合膜的分离层材料,聚丙烯腈(PAN)、醋酸纤维素(CA)系列为支撑层的膜材料.初步讨论了膜材料和复合膜结构对分离性能的影响,给出了用不同成膜工艺制备的膜性能,获得了可用于有机/有机体系分离的性能优良的PVA/PAN和PVA/CA复合膜,以及CTA中空纤维渗透汽化膜.     

全氟磺酸改性聚乙烯醇渗透汽化膜分离乙酸乙酯-水溶液

以聚乙烯醇(PVA)为原材料,全氟磺酸(PFSA)为共混改性材料,以聚丙烯腈(PAN)中空纤维超滤膜为底膜制备了PVAfPAN、PVA-PFSA/PAN复合膜,并用于乙酸乙酯脱水.考察了共混涂膜液中PVA、PFSA配比,交联剂酒石酸(Tat)用量以及原料液温度与浓度对PVA、PAN、PVA-PFSA、PAN复合膜分离件能的影响.实验结果表明,Tac交联的PVA,PAN、PVA-PFSA/PAN复合膜均对水具有较好的分离选择性.共混涂膜液中PVA/PFSA质量比为1/1、Tac/PVA质量比为l/5时所制备的PVA-PFSA/PAN复合膜渗透汽化分离性能最佳.40下℃此复合膜用于分离98%(wt)的乙酸乙酯水溶液时,其渗透通量和分离因予分别为81.1 g·m-2·h-1和1890.同样条件下,与交联PVA/PAN复合膜相比,交联PVA-PFSA/PAN复合膜的渗透通量显著提高.     

MWCNTs/PP多层复合膜的结构及介电性能

将不同含量多壁碳纳米管(MWCNTs)的聚丙烯(PP)薄膜,通过热压叠层复合的方法制备了MWCNTs/PP多层复合膜。利用扫描电子显微镜(SEM)和电感电容电阻测试仪(LCR)研究了MWCNTs含量和多层结构对MWCNTs/PP多层复合膜介电性能的影响。结果表明:随着MWCNTs含量和复合层数的增加,低频下介电常数得到明显提高,介电损耗增加趋缓。结合微结构的表征结果,建立了微结构-介电性能之间的关系,导电层和绝缘层的交替结构使得MWCNTs/PP多层复合膜的介电常数显著提高,介电损耗仅有微小增加。     

多层聚酰胺复合膜的制备及其特性

聚酰胺（PA）具有特定的反渗透（RO）淡化海水和渗透汽化（PV）分离有机物混合物的优良性能。本研究采用水相含单体间苯二胺（m-PDA）和有机相含单体均苯三甲酰氯（TMC）体系，通过多次界面缩聚（IPC）工艺，制成了以RO用的PA复合膜作为多孔支撑膜的多层PA（ML-PA）复合膜。分别用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）观察了ML-PA膜的微结构。ML-PA膜的厚度、PA高分子微囊聚集的致密程度、平均面粗糙度，都随着IPC反应次数的增加而显著提高。改变制备工艺参数，例如水相中单体和有机相中交联剂的浓度、IPC反应的温度和时间、以及IPC反应的次数，可以得到不同分离性能的ML-PA复合膜。当在m-PDA浓度为2．0％的水溶液中浸渍20min，然后在TMC浓度为0．5％的正己烷溶液中浸渍20s，IPC反应5次，每次反应温度均为40℃，获得的ML-PA复合膜在室温（25℃）下PV分离浓度为88．2％的异丙醇（IPA）水混合物时，渗透通量接近30．0g／m^2·h，渗透物中的水含量大于99．0％。     

疏水白炭黑填充PDMS-PA复合膜的渗透汽化性能

在聚二甲基硅氧烷(PDMS)层中引入疏水性气相法白炭黑,制成填充的硅橡胶-聚酰胺(PDMS-PA)多层复合膜;通过扫描电镜(SEM)观察了填充复合膜的截面形态,并考察了填充复合膜的渗透蒸发性能。结果发现,以PDMS层的质量为基准,填充少量的疏水性气相法白炭黑就能显著影响复合膜的渗透性能;填充复合膜的渗透通量随着白炭黑用量的增加而增加,而选择性则没有显著降低。在40℃、乙醇质量分数为5%的乙醇水溶液中,白炭黑质量分数为20%的PDMS-PA复合膜的渗透通量达到2 400 g/m2.h,比非填充复合膜的渗透通量高1倍多;而分离因子为7,稍低于非填充复合膜的8.5。此外,填充复合膜和非填充复合膜的分离性能对温度和浓度变化的依赖关系一致。     

PA6/PVA共混物的相容性与力学性能研究

制备了聚酰胺6/聚乙烯醇(PA6/PVA)共混物,通过DMA、FTIR、DSC和力学性能测试等方法对共混物进行了表征,利用Hoffman-Weeks方程和Flory熔点下降方程求得了PA6的平衡熔点和两种聚合物的相互作用参数,研究了共混物的相容性和力学性能。结果表明:在氢键的作用下,PA6/PVA共混物具有良好的相容性;PA6与PVA相互作用参数为-0.085,进一步证明了PA6/PVA共混物是热力学相容体系;当PVA含量为50%时,PA6/PVA共混物的相容性和力学性能最佳。     

聚酰胺薄层复合膜的界面聚合制备过程调控研究进展

界面聚合法制备的聚酰胺薄层复合膜凭借着渗透通量以及分离选择性高、化学稳定性佳等优点在水处理等领域有着广泛应用。聚酰胺分离层的物理结构和化学性质决定着复合膜的分离性能,通过调控界面聚合过程来优化聚酰胺层的理化性质可提高复合膜的分离性能。本文聚焦聚酰胺分离层性质与复合膜性能之间的关系,从基膜改性、调控单体反应过程、聚酰胺层后处理三个方面综述了近年来调控界面聚合制膜过程的研究进展。通过分析单体传质对界面聚合反应的影响以及膜结构与性能间的构-效关系,总结了界面聚合制备聚酰胺复合膜的调控机理和方法,为进一步提升聚酰胺复合膜的分离性能提供理论依据和发展方向。     

亲水型ZSM-5分子筛填充PVA膜及分离乙酸乙酯/水的应用

为了实现低能耗且高效分离乙酸乙酯中的低含量水分,选用亲水型纳米ZSM-5沸石分子筛材料作为改性剂,填充到聚乙烯醇(PVA)聚合物中制备PVA/ZSM-5混合基质膜(MMMs)。采用SEM、FTIR、XRD、TGA和接触角测量仪等对膜材料的形态、物化性质进行表征分析,并考察膜材料在不同溶液中的溶胀行为以及通过单因素实验探究填料含量、进料温度、进料浓度对渗透汽化分离乙酸乙酯和水混合物的性能的影响。结果表明,ZSM-5与PVA结合紧密且分散均匀,除了ZSM-5固有的亲水性外,ZSM-5还与PVA分子之间存在氢键相互作用,但两者之间并没有发生化学作用。随着进料浓度的增加,渗透通量增大,而分离因子呈减小趋势;随着进料温度升高,渗透通量和分离因子均增大;随着ZSM-5填充量的增加,渗透通量和分离因子均先增大后减小。当ZSM-5填充量为6%(质量)时,渗透通量和分离因子达到最大值,分别为1231 g/(m²·h)和6072,相比纯PVA膜分离指数(PSI)提高了2.9倍。新设计的PVA/ZSM-5混合基质膜(MMMs)可在工业水平上用于乙酸乙酯及其他类似化合物的脱水。     

CS/PVA-GA渗透蒸发膜分离偏二甲肼/水体系的实验研究

将壳聚糖(CS)和聚乙烯醇(PVA)按一定比例共混,再以戊二醛(GA)交联,制备CS/PVA-GA共混交联膜,研究了共混交联膜的结构、力学性能以及在偏二甲肼/水体系中的渗透蒸发脱水性能。结果表明,CS与PVA共混、GA交联,形成了致密的空间网状结构,随PVA含量增加,膜的抗张强度降低,而断裂伸长率增加。料液浓度、温度、膜厚度等因素对膜的渗透蒸发性能有较大影响,当料液中偏二甲肼的质量分数为50%,温度为20℃,渗透侧压力为100 Pa,膜厚约为25μm时,CS/PVA-GA共混交联膜的分离因子达到243,渗透通量可达167 g/(m2.h)。     

Ultrasound Assisted Pervaporation Separation of Pyridine/Water Mixtures Using Poly(vinyl alcohol)/Polyacrylonitrile Blend Membranes

Poly(vinyl alcohol)/polyacrylonitrile blend membranes were prepared to separate pyridine/water mixtures by pervaporation. The membranes were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The effects of membrane composition, feed pyridine concentration, operating temperature, downstream pressure and ultrasound irradiation on the separation process were evaluated. The experimental results indicated that with increasing PVA mass ratio and operating temperature the permeate flux increased but the separation factor decreased, while with increasing feed concentration and downstream pressure the separation factor increased and the permeate flux decreased. It was observed that Ultrasound irradiation enhanced the permeate flux.     

PA6/海泡石复合材料的制备及性能研究

将海泡石酸活化后经熔融共混制备了聚酰胺(PA)6/海泡石复合材料,研究了复合材料的微观结构、吸湿性能、结晶行为及力学性能.结果表明,海泡石在PA6树脂中分散均匀;当海泡石质量分数为25%时,复合材料的饱和吸水率由纯PA6的11.0%下降到8.3%,吸湿性能得到改善,拉伸强度和弯曲强度则分别提高了13.5%和35.0%;复合材料中PA6的晶体尺寸变小,结晶温度升高,海泡石起到了异相成核的作用.     

PDMS/ZSM-5膜的制备及渗透汽化分离水中乙酸正丁酯和乙酸乙酯

为探究出适合分离水中的乙酸正丁酯和乙酸乙酯的新型渗透汽化膜材料,选用沸石ZSM-5 对聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料进行填充改性,以聚偏氟乙烯(PVDF)为支撑层,采用刮涂法制备PDMS/ZSM-5/PVDF复合膜渗透汽化分离水中的乙酸正丁酯和乙酸乙酯。采用SEM、接触角测量仪、FTIR、TGA和XRD等对膜材料物理化学性能进行表征,考察了膜材料的溶胀行为及渗透汽化性能。结果表明,ZSM-5在 PDMS 膜中分散均匀,且没有发生化学作用,并提高了膜材料的疏水性和热稳定性。随着ZSM-5添加量的增加,膜在乙酸正丁酯和乙酸乙酯的溶胀度和待分离组分在膜材料中的扩散速率不断增加。随着进料浓度和温度的增加,渗透通量不断增大,分离因子先增大后减小。随着ZSM-5在PDMS/ZSM-5/PVDF复合膜中含量的增加,总渗透通量增加,而分离因子呈现先增加后减小的趋势。当添加量为10%（质量）时,分离因子达到最大值。对于乙酸正丁酯/水体系,渗透通量和分离因子最大值分别为319 g·m ^-2·h ^-1和131;而对于乙酸乙酯/水体系,渗透通量和分离因子最大值分别为1385 g·m ^-2·h ^-1和121。     

Synthesis of graft copolymeric membranes of poly(vinyl alcohol) and polyacrylamide for the pervaporation separation of water/acetic acid mixtures

Graft copolymers of poly(vinyl alcohol) (PVA) with polyacrylamide were prepared and membranes were fabricated at 48 and 93% grafting of acrylamide onto PVA. These membranes were used in the pervaporation separation of water/acetic acid mixtures at 25, 35, and 45°C. The permeation flux, separation selectivity, diffusion coefficient, and permeate concentration were determined. The highest separation selectivity of 23 for neat PVA at 25°C and the lowest value of 2.2 for 93% acrylamide‐grafted PVA membranes were observed. A permeation flux of 1.94 kg m^?2 h^?1 was found for the 93% grafted membrane at 90 mass % of water in the feed mixture. The diffusion coefficients in a water/acetic acid mixture had an effect on the membrane permselectivity. The Arrhenius equation was used to calculate the activation parameters for permeation as well as for the diffusion of water and of acetic acid. The activation energy values for the permeation flux varied from 97 to 28 kJ/mol. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 83: 244–258, 2002     

Nanofiltration membranes based on PA6/EVOH with variable composition and morphology

Nanofiltration PA6/EVOH membranes were prepared through a nonsolvent induced phase separation technique. The effects of polymer concentration in the solution and solvent evaporation time on the performance and morphology of the resulting membranes were investigated by cloud point titration, permeation, and scanning electron microscopy (SEM). Experimental cloud point data for various prepared membranes suggested that polymer solutions with higher concentrations of PA6/EVOH need a less content of nonsolvent. SEM observations show that an increase in polymer concentration leads to formation of a thin dense layer on the surface of the membrane thanks to pore size reduction. However, dense top layer of membrane becomes thicker as polymer concentration increases from 15 wt% to 20 wt%. The performance of membranes reveals a decrease with polymer concentration in casting solution. By contrast, Polyamide/Poly(ethylene‐co‐vinyl alcohol) membranes show an optimal performance with various formic acid evaporation times. J. VINYL ADDIT. TECHNOL., 25:E28–E34, 2019. © 2018 Society of Plastics Engineers