聚合物分离膜的表界面工程

聚合物分离膜材料的表界面工程主要着眼点在于:运用表面改性和功能化方法提高传统聚合物分离膜材料的服役性能,赋予其表面不同于本体的结构特征,建立构筑聚合物分离膜材料表面选择性分离层的新途径,阐明膜表面结构与性能之间的关系,实现聚合物分离膜材料的高品质化与多功能化.本文就聚丙烯微滤膜的仿生修饰与仿生矿化以及薄层复合纳滤膜选择性皮层的"可控"构造择要进行了总结和再思考.所介绍的仿生修饰与仿生矿化方法同样可被用于其它聚合物乃至无机分离膜的表面改性与功能化,基于贻贝仿生化学的聚多巴胺及其系列共沉积涂层可用作薄层复合膜的选择性皮层,或用于界面聚合薄层复合膜的中间层,在一定程度上调控界面聚合,获得一类超薄选择性皮层的高通量水处理纳滤膜.     

基于气体分离混合基质膜的界面调控

混合基质膜(MMMs)结合了传统有机膜材料和无机纳米材料的优势,突破了传统聚合物膜材料的渗透性与选择性之间的权衡限制,即"trade-off"效应,为高效的分离膜材料研究提供了新途径.但由于聚合物基体与纳米填料之间的相容性问题,往往在有机-无机相界面中形成空穴、僵化等非选择性缺陷.本文综述了MMMs常用的克服界面缺陷的调控技术,主要有聚合物基体的物化调控、纳米填料的物化调控、添加界面黏合剂以及后处理,并针对目前的调控方法提出存在的问题和展望,为高性能膜分离材料的制备方法提供新思路.     

界面聚合反渗透复合膜材料及其表面修饰

针对我国反渗透复合膜材料研究领域存在的膜材料品种单一、膜性能相对较差、膜产品缺乏核心竞争力等现状,重点开展了界面聚合反渗透复合膜材料及其表面修饰方面的研究工作.从功能单体与制备工艺入手,研究开发高性能反渗透复合膜材料;采用表面改性技术,对界面聚合反渗透复合膜材料进行表面功能化修饰,研究开发界面聚合反渗透复合膜材料的表面改性实用技术;以期为我国反渗透复合膜材料及其产业的发展提供核心材料和先进制备技术.     

In(Ⅲ)-MOF改性聚酰胺复合正渗透膜的制备及其耐污染性能研究

首先将一定量的金属盐In(NO_3)_3·6H_2O与三齿羧酸配体H_3CTTA溶解于N,N-二甲基甲酰胺中,利用溶剂热法制备得到In(Ⅲ)-MOF晶体,即BUT-172;然后通过界面聚合法将制备的MOF颗粒添加到聚酰胺活性分离层中,得到BUT-172改性的聚酰胺复合正渗透膜.并进一步研究了不同比例的BUT-172颗粒添加到油相溶液中对聚酰胺复合正渗透膜结构和性能的影响.结果表明,BUT-172颗粒的引入为水分子的扩散提供了额外的通道,使得改性聚酰胺复合正渗透膜的水通量获得极大的提升,且当添加量为质量分数0.04%时,改性膜在拥有较高水通量的同时具有低的盐水比.以腐殖酸进行的耐污染性研究表明,改性膜具有更好的耐污染性且污染后的膜通过简单清洗即可恢复性能.     

天津工业大学在高分离性能纳滤膜制备方面取得新进展

正近日,天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室何本桥教授课题组成功制得超薄且致密PA分离层,为高渗透选择性纳滤膜的制备提供了简易可行的新途径.课题组通过向常规界面聚合的小分子水相单体溶液中添加可溶性壳聚糖大分子,利用水相溶液中各组分之间黏度差异和扩散速度差异,促使原位形成中间层并调控界面聚合过程,成功制得超薄(约20nm)     

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).     

一种新的膜材料——聚苯硫醚

综述了聚苯硫醚 (polyphenylenesulfide简称PPS)的结构、性能和在制膜中的应用 .PPS是一种可在高温下连续使用 ,并拥有可与含氟材料相匹敌的耐酸、碱和有机溶剂的新型高分子工程材料 .用对二氯苯和硫化钠在合适的溶剂中经催化反应生成PPS ,目前已能规模化生产 .由于PPS具有多方面的优良性能 ,可用PPS或改性PPS通过熔融法或相转化法制备中空纤维膜、平板膜或管式膜 ,用于超滤、反渗透、渗透汽化、离子交换膜等 .     

MOF原位生长改性聚对氯甲基苯乙烯-聚偏氟乙烯正渗透复合膜及其对乳化油废水的抗污染性

金属-有机框架(MOF)材料有望提高正渗透(FO)膜的水通量和抗污染性，以提高其对乳化油废水的分离性能。为将MOF引入FO膜，首先通过相转化法制备聚对氯甲基苯乙烯-聚偏氟乙烯(PCMS-PVDF)共混底膜，以底膜中的氯甲基基团(-CH₂Cl)为反应位点与2-甲基咪唑(Hmim)中的仲胺或叔胺反应，接着与硝酸锌(Zn(NO₃)₂)反应，以在膜表面原位生长金属有机骨架沸石咪唑酯骨架-8 (ZIF-8)，最后经界面聚合制备抗污染FO复合膜。通过SEM、XPS、FTIR和接触角测定仪等对底膜和FO膜的表面化学结构及膜亲/疏水性能等进行表征。结果表明：ZIF-8均匀生长在PCMS-PVDF底膜表面，且该纳米粒子为形状较规则的立方晶体。由于ZIF-8的存在使底膜表面较疏水，但界面聚合后形成的聚酰胺层重新使膜表面变为亲水。对膜的渗透分离和抗污染性研究表明，在FO模式下，以1 mol/L的NaCl为汲取液时，未经ZIF-8改性的FO膜(PCMS-PVDF-FO)水通量仅为12.4 L·m^-2·h^-1     

纳米材料改进传统正渗透膜性能的研究进展

<正>渗透膜是正渗透技术的核心,改进正渗透膜材料性能是正渗透技术发展的必要环节。回顾了正渗透膜的研发历程,总结了传统正渗透膜在结构和性能上的局限性。整理、分析了添加纳米材料对醋酸纤维素正渗透膜、TFC正渗透膜(包括支撑层和分离层)结构和性能的改进效果,重点分析了纳米材料内部和外部"纳米通道"作用对正渗透膜渗透性能的影响,指出纳米材料微观尺寸、结构、取向性以及分散性是影响膜性能的重要因素。最后展望了纳米复合正渗透膜的研发前景和发展方向,为开发新品种正渗透膜提供了参考。     

界面聚合中单体结构对复合支撑液膜稳定性的影响

以界面聚合法在支撑液膜的支撑体基膜表面形成一层亲水层,研究了界面聚合改性过程及水相单体结构对复合支撑液膜渗透性和稳定性的影响,以膜表面zeta电位、接触角、透油速率和液膜萃取过程传质通量衰减率对复合膜性能加以表征。结果显示,界面聚合时先浸水相再浸油相,膜表面的荷负电性强,有利于金属阳离子(以Ni(Ⅱ)为代表)的传输。支撑液膜萃取镍(Ⅱ)结果显示,原膜传质通量在30h内由358.2mg/(m2·h)降为0,而赖氨酸分子因具有强亲水基团羧基且脂肪链的引入会增加聚合物大分子的柔曲度,以其制备的复合液膜支撑体表面具有较好的亲水性,对液膜相的锁闭能力较强,Ni(Ⅱ)的传质通量在30h内仅衰减28.3%,有利于增强支撑液膜在长期运行中的稳定性。