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。     

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.     

添加剂PEG对PVDF/SiO_2杂化膜性能的影响

在PVDF/SiO2体系中添加了PEG,利用浸没沉淀相转化法制备了PVDF/SiO2杂化膜,并对膜性能进行测试,采用SEM观察膜表面与断面的微孔结构.结果表明:铸膜液中加入PEG,促进了SiO2在PVDF体系中的分散,增加了界面微孔数量,该膜试样在保持较高截留率的情形下,水通量得到了一定程度的提高.SEM断面照片显示,在PVDF/SiO2体系中加入PEG,制备的PVDF/SiO2杂化膜试样中大孔的数量增多,而且孔壁上细小微孔数量也增多.     

新型耐高温聚酰胺复合纳滤膜的制备及性能研究

以耐高温的杂萘联苯聚芳醚超滤膜为基膜,通过哌嗪(PIP)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应制备了复合纳滤膜.研究了界面聚合条件对膜性能的影响;利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析了膜表面形貌,并用统计法计算了膜表面粗糙度;考察了操作条件对膜性能的影响,及膜对染料和无机盐的分离性能.结果表明,所制备的复合膜具有良好的热稳定性,在1.0MPa,80℃下对Na2SO4的截留率保持在96%以上,而通量高达400L/(m2·h).在1.0MPa,60℃下复合膜对低分子染料的截留率较高,且通量达到180～210L/(m2·h),对NaCl的截留率低于20%.     

氧化石墨烯含量对聚砜超滤膜结构和性能的影响

以氧化石墨烯和聚砜作为前体,采用浸没沉淀相转化方法制备氧化石墨烯/聚砜复合超滤膜.通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪分别对复合膜的断面结构、官能团及膜表面的接触角进行表征和测定;使用超滤杯测定复合膜的水通量及通量恢复率;同时测试了复合膜的抗菌性.结果表明:当氧化石墨烯含量为2%时,复合膜的指状孔结构明显而且较粗,水通量达到峰值242.43L/(m2·h);此时复合膜的亲水性和抗污染性显著提高,复合膜的抗菌性能也得到改善.     

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%.     

SiO_2微球的制备及药物溶出性能研究

采用模板法制备出分散的球形介孔SiO2微球,以红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、热失重差热(TG-DTA)、氮气吸附-脱附(BET)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法对SiO2微球的结构及微观形貌进行了表征,结果表明,SiO2微球为无定形介孔单分散型,粒径在200~500nm。将制备的SiO2微球用于盐酸金霉素载体,考察SiO2微球负载盐酸金霉素的溶出度,结果表明:SiO2微球提高了药物的溶出度,在1h左右累计溶出80%,表明制备的介孔SiO2微球可以作为水难溶性药物的优良载体。     

纳米材料对阔叶纤维素包装膜性能影响的研究

采用NMMO法,以阔叶纤维素为原料制备纤维素膜,通过向铸膜液中添加经硅烷偶联剂KH-550改性的纳米SiO2,钛酸酯偶联剂改性的CaCO3以及载银TiO2材料制备纳米／纤维素复合膜。对制备纳米／纤维素复合膜微观结构采用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）进行了表征,并结合力学性能和透氧性能测试分析了纳米材料结构和含量对膜综合性能的影响。结果表明：纳米材料的加入可以改善NMMO法纤维素膜的透氧性能,当改性纳米SiO2、改性纳米CaCO3和载银TiO2添加质量分数分别为2％、1％和1．5％时制备的纤维素纳米复合薄膜的综合性能达到最优。     

掺杂无机纳米粒子的阿魏酸分子印迹复合膜的制备

分子印迹膜是一种兼具分子印迹技术与膜分离技术双重优点的新兴技术,但由于有机膜的力学强度较小,在分离过程中容易使印迹孔穴的空间变形和互补官能团位置的失稳,使得其分离效率大大降低。文中使用紫外光引发原位聚合的方法,以聚偏氟乙烯(PVDF)作为支撑膜,将无机纳米材料和铸膜液共混制备了含有无机纳米材料的阿魏酸分子印迹复合膜。利用红外光谱和扫描电镜测试了膜的结构和表面形貌,发现纳米粒子是以纯物理方式共混的,且都分散在孔的周围,有利于维持膜的孔穴结构。通过平板超滤装置对改性膜的分离性能、水通量和承压能力进行了研究,结果表明,添加质量分数0.5%18 nm TiO_2的改性膜性能最好,承压能力在0.4 MPa以上,分离因子在3.4左右,水通量为6696 L/(m~2·h)。     

海藻酸钙/聚丙烯无纺布复合过滤膜的制备及性能

以聚丙烯（PP）无纺布为载体,不添加致孔剂制备了海藻酸钙/PP无纺布（CaAlg/PP）水凝胶复合过滤膜。通过SEM、TG对CaAlg/PP复合膜的表面形貌、热稳定性能进行表征。研究了CaAlg/PP复合膜的抗溶胀性能及其对染料吸附和染料截留的性能。结果表明,CaAlg/PP复合膜的抗溶胀性能比CaAlg水凝胶膜有很大提高。在0.1 MPa压力下,NaCl浓度为1 g·L-1时,料液通量为9.5 L（m2·h）-1,对亮蓝的截留率达到98.3%。CaAlg/PP复合膜的耐压性能远优于CaAlg膜,经过Ca2+交联后可以多次重复使用。CaAlg/PP复合膜对阴离子染料的吸附量很小,避免了染料的吸附污染。CaAlg/PP复合膜可应用于染料中低浓度盐的脱除。      

巯基接枝氧化石墨烯/聚酰胺复合膜制备及反渗透脱盐性能

反渗透膜技术作为脱盐的核心技术,在海水和苦咸水淡化、超纯水制备、污水回水等领域具有广泛应用前景,但其渗透性-选择性之间的 “trade-off” 效应仍是限制反渗透技术发展的一大挑战。本研究将表面功能化(接枝巯基官能团)的氧化石墨烯(GO)掺入间苯二胺水相溶液中,通过水相间苯二胺和有机相均苯三甲酰氯界面聚合的方法制备出巯基接枝氧化石墨烯(GO-SH)/聚酰胺(PA)反渗透复合膜。利用TEM、SEM、EDS、FTIR和NMR对接枝后粉体进行表征,利用2 g·L?1 NaCl水溶液测试膜的脱盐性能,优化了界面聚合水相pH和反应时间的设定。研究结果表明,GO-SH能够更均匀地分散在PA中,优化后的pH为11,反应时间为4 min,当改性后粉体含量为0.09wt%时,复合膜水通量可达48 L·m?2·h?1,脱盐率达到99.6%,相较于本实验接枝前纳米材料复合的PA膜分别提高了30% 和2.54%。表面功能化的GO有效地解决了无机纳米粒子和有机聚合物的相容性,提高膜脱盐性能,有望进一步降低反渗透项目的运行成本。      

造孔剂淀粉添加量对陶瓷膜支撑体性能的影响

实验以洛川黄土为原料,淀粉为造孔剂,采用添加造孔剂、滚压成型法和固态粒子烧结法制备黄土基陶瓷膜支撑体。研究了造孔剂淀粉的添加量对黄土基支撑体性能的影响。实验通过压汞法、三点弯曲法、质量损失法、热重差热分析、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、及自制装置对支撑体的孔隙率、抗折强度、酸碱腐蚀率、晶相组成、表面微观形貌和纯水通量等性能进行分析表征。研究结果表明,在黄土基陶瓷膜支撑体制备过程中,当淀粉的添加量为8%时,制备出来的支撑体性能最佳。此时支撑体的孔隙率达到了32%、平均孔径为4.83μm、纯水通量为6232.1 L/m^2·h·MPa、抗折强度为36.2 MPa、酸碱质量腐蚀为0.07%/0.02%。     

不同粒径分布的纳米二氧化钛在醋酸纤维素超滤膜中的分散性能研究

在醋酸纤维素(CA)基料中添加不同浓度经表面改性的不同粒径的纳米二氧化钛(TiO_2)粒子,其中包括平均粒径10、40nm以及这两种粒子的质量比2∶1的级配混合粒子,利用相分离法制备了无机-有机纳米复合CA超滤膜,通过测定膜的孔隙率、孔径分布、渗透性能以及膜表面的电镜扫描(SEM)表征进而研究不同粒径分布对纳米粒子在铸模液中分散性能.结果表明:在不引起纳米粒子团聚的前提下,在CA中添加的纳米粒子粒径越小,复合膜的性能越好;而级配粒子的添加量高于单一粒径粒子的添加量.当膜的渗透性能达到最佳值时,上述3种不同粒径分布的粒子添加量分别为4%、3%、5%(质量分数),而成膜后孔隙率均可达到70%以上,纯水的透水量可分别达到527、443、591L/(m~2·h).这说明颗粒级配分布促进了纳米粒子在铸模液中的分散性能.由于两种粒子混合均匀后存在粒径带双峰分布颗粒级配,在剪切条件下,纳米粒子不易因粒子表面作用引起团结,而团聚在一起的级配颗粒却容易受剪切剥离分散,从而起到促进纳米粒子在聚合物溶液中的分散作用.     

亲水性高分子-陶瓷复合膜的制备与表征

采用均质的氧化铝支撑体和不同表面层孔径的非对称氧化铝支撑体直接接枝聚丙烯酸(PAA)制备亲水性PAA-Al2O3复合膜。对所制备出复合膜的红外光谱(IR)分析、光电子能谱(XPS)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析和表面的水接触角分析表明,成功地制备出了PAA-Al2O3复合膜。在相同实验条件下对所制备的复合膜进行纯水和纯乙醇的通量实验以及质量分数95%乙醇的脱水分离试验表明,最适合用于制备PAA-Al2O3复合膜的陶瓷膜支撑体是孔径为2～3μm的均质氧化铝支撑体,用其制备的复合膜的分离因子为139.33,通量为0.61kg/(m2.h),可以达到分离效率高、通量较大的效果.     

Tip and inner walls modification of single-walled carbon nanotubes (3.5 nm diameter) and preparation of polyamide/modified CNT nanocomposite reverse osmosis membrane

To enhance the water flux and salt rejection of reverse osmosis membranes, thin film nanocomposite reverse osmosis membranes were prepared by incorporating functionalised single-walled carbon nanotubes (SWNTs). The functionalised SWNTs were obtained by chemical process such as mixed acid oxidation and substitution reaction. The SWNTs were characterised by HRTEM, FTIR, TGA, Raman spectra, UV-Vis and XPS, etc. The surface morphology and structure of membrane were characterised by SEM and contact angle measurement, respectively. The results showed that carboxyl, acyl, amide and amine were successfully grafted on the tip and inner wall of the single-walled carbon nanotubes. The dispersity of the functionalised SWNTs in water was tested, indicating a good hydrophilic property. The polyamide/modified CNT nanocomposite reverse osmosis membrane was prepared. Compared with the bare polyamide membrane, the SWNT-polyamide thin film nanocomposite membranes showed higher property in hydrophilic surface and its water flux, as along with salt rejection, improved dramatically. The experimental results revealed that the modified SWNTs (especially those containing hydrophilic groups such as carboxyl groups and amino groups) well dispersed in the polyamide thin film layer, and hence improved the water permeation, and the salt rejection.     

Palladium supported on functionalized mesoporous silica as an efficient catalyst for Heck reaction

Pd nanoparticles supported in functionalized mesoporous silica were prepared. Mesoporous silica support was modified with [3-(2-aminoethyl aminopropyl)] trimethoxysilane. Palladium ions were grafted onto the functionalized mesoporous silica and reduced with hydrazine hydrate to obtain the Pd nanoparticles supported on functionalized mesoporous silica. The Pd loading in the nanocomposite of Pd supported on the functionalized mesoporous silica is 4.30 wt%. CO chemisorption analysis on the nanocomposite shows a Pd dispersion as high as 35% and a Pd surface area of 156 m²/g. The surface area, pore size, and pore volume decrease slightly with the incorporation of the Pd nanoparticles into the functionalized mesoporous silica. Pd supported on the functionalized mesoporous silica with controlled molar ratio of amino groups to palladium exhibits an excellent catalytic activity and low Pd leaching for the Heck carbon-carbon coupling reaction. The catalyst can be reused for at least six recycles in air with only a minor loss of activity.     

新型五孔PVDF共混改性膜抗污染性能研究

观察新型五孔PVDF共混改性纤维膜SEM形貌特征,测量改性膜的接触角和临界通量,1#(PVDF/PMMA/TPU)、2#(PVDF/PMMA/PVC)共混改性膜分别在次临界和超临界通量下进行过滤实验.结果表明:PVDF共混改性膜具有优良的微观结构,且1#共混膜性能较好;1#共混膜的接触角比2#共混膜小;1#、2#共混膜的临界通量分别为10和14L/(m2.h);1#共混膜比2#共混膜抗污染性能好;次临界通量下共混膜的运行比超临界通量下的稳定.两种共混膜分别在次临界通量下采用单独超滤和混凝+超滤工艺处理某市地表水,得出混凝+超滤工艺处理效果较好,且1#共混膜比2#共混膜处理效果好.     

石墨添加量对黄土基陶瓷膜支撑体性能的影响

以黄土为骨料,石墨为成孔剂,采用滚压成型法和固态粒子烧结法制备低成本无机陶瓷膜支撑体,并探究了石墨添加量对支撑体性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、压汞法、三点弯曲法、质量损失法和自制纯水渗透率测定装置等方法对支撑体的晶相变化、微观形貌、孔隙率、抗折强度、酸碱腐蚀率和纯水渗透率进行了分析表征。结果表明,支撑体的晶相组成为α-石英(α-SiO2)、钠长石(Na2O·Al2O3·6SiO2)、透辉石(CaMg(SiO3)2)、钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2);在烧结温度为1100℃,石墨添加量为6%(质量分数)时,制得支撑体抗折强度高达43.50 MPa,纯水通量为847.20 L/(m^2·h·MPa),孔隙率为16.11%,孔隙中值半径为2.39μm,酸(碱)腐蚀率为1.08/0.36%。     

共担载阿霉素/血红蛋白树枝状介孔硅球的制备及其生物性能研究

实体瘤中普遍存在乏氧现象, 是导致肿瘤对非手术治疗手段抗拒性增加, 降低药物疗效的重要因素。针对这一问题, 本研究采用简单的两相界面法制备了一种小尺寸(65 nm)、单分散、生物稳定性良好的可共载抗癌药物盐酸阿霉素(DOX)和载氧蛋白血红蛋白(Hb)的树枝状介孔硅纳米颗粒(DMSNs)。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)和氮气吸附-脱附仪等对材料进行表征。结果表明, 合成的DMSNs纳米颗粒粒径均一、分散性良好, 具有较大的比表面积(654.52 m²/g)和孔容(1.26 cm³/g)以及两套孔道结构(直径2.7 nm和5.4~6.8 nm)。更重要的是, 树枝状介孔层的孔径仅需改变三乙醇胺(TEA)的用量即可调节。药物释放、流式细胞术、激光共聚焦以及细胞毒性等相关实验结果表明, DMSNs可同时装载DOX与Hb, 且具有较高的药物释放能力(75.6%)和持久的释放性能(48 h)。载入血红蛋白后, 其IC₅₀为20.6 μg/mL, 能够有效提高抗癌药物DOX的细胞致死率。因此, 这种小尺寸的树枝状介孔硅球在药物传输和肿瘤治疗方面具有潜在的应用价值。