添加β-CD剂的PVDF/MMA共混超滤膜制备及性能研究

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为第二种聚合物成分与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,并添加β-环糊精(β-CD)至铸膜液中,采用L-S相转化法制膜;通过对膜水通量、截留率和强度等的分析,讨论了不同β-CD添加量对膜性能的影响.实验结果表明:该共混体系为部分相容体系;β-CD的添加改善了膜的性能,提高了膜的水通量和截留率等,而且当β-CD的添加量为5%时膜的性能最优;研究对芳香类化合物的去除效果,结果表明添加β-CD的膜比不含β-CD的基膜对多环芳烃(PAHs)有更高的去除率.     

PVDF/TiO2杂化超滤膜的制备与表征

钛酸丁酯(TBT)直接加入到铸膜液中,在相转化成膜的同时,膜液中的TBT发生水解反应,从而制备出有机-无机杂化膜.实验中制备出不同TiO2含量的PVDF/TiO2杂化膜,研究了添加剂含量对杂化膜的水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率和接触角的影响,并通过SEM、EDS和DSC对膜结构进行表征.研究结果显示:杂化膜较未加入TBT的膜的性能有所改善,当TBT加入量为5.7%(质量分数)时,膜的水通量增加了1倍而截留率保持在90%以上;同时TBT对膜结构也有一定影响:杂化膜中海绵状孔减少,指状孔增多;TBT的水解产物部分存留在杂化膜中.     

UiO-66(Zr)/海藻酸钠复合材料的制备优化及净化水中As(V)的性能研究

本工作研究了金属有机骨架UiO-66(Zr)成型材料的制备及其对水中砷酸根离子的吸附净化。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附和平衡吸附实验等探究了UiO-66(Zr)粉末添加量和复合凝胶微球干燥方式对其成型结构和除砷性能的影响。当UiO-66(Zr)粉末添加量为50%(质量分数)时,采用闪速冷冻法干燥得到的UiO-66(Zr)/海藻酸钠(SA)复合凝胶微球的物理化学性能最佳。进一步研究了所制备的UiO-66(Zr)/SA复合凝胶微球对水中As(V)的吸附性能,并与某商品除砷材料MN进行对比。结果表明：静态吸附条件下,As(V)初始浓度为20 mg/L、pH值为7.0时,最优成型条件下制备的UiO-66(Zr)/SA复合凝胶微球的最大吸附量为18.65 mg/g;动态填充柱吸附条件下,含1.0 g UiO-66(Zr)的复合凝胶微球材料可净化处理1.2 L初始浓度为100μg/L的含As(V)水样,出水As(V)浓度低于10μg/L,UiO-66(Zr)/SA复合凝胶微球的总体效能明显优于MN。结合笔者团队近期在UiO-66(Zr)绿色低成本批量制备方面的研究成...     

金属基底上高疏水性PVDF多孔膜的制备及性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)/二甲基乙酰胺(DMAc)-正辛醇/水为制膜体系,以腐蚀的合金铝板为制膜基底,采用非溶剂致相转化法制膜,考察了粗糙金属基底对PVDF膜结构、性能及其结晶行为的影响。结果显示,金属基底的粗糙微结构对膜的锚固约束不仅减慢了溶剂-非溶剂的传质速率,而且对膜底面有诱导结晶效应;与在光滑基底上所制的PVDF膜相比,其膜底面的结晶度与表面粗糙度均增大,水接触角可达133°,且疏水性能稳定;与在砂纸基底上制备的高疏水PVDF膜相比,其气通量和机械强度均有提高。     

IRMOF-3@PAA/PVDF复合纳滤膜的制备及性能

以相转化法制备PVDF基膜,通过IRMOF-3@PAA复合材料实现对其亲水改性,并采用界面聚合方法成功制备IRMOF-3@PAA/PVDF复合纳滤膜.用FT-IR、SEM和AFM等测试手段对IRMOF-3@PAA改性PVDF膜及复合纳滤膜的表面基团、微观结构进行了表征,用静态水接触角和Zeta电位对膜的亲水性及荷电性进...     

纳米壳聚糖改性PVDF微滤膜抗污染性能的研究

研究了纳米壳聚糖改性聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜的制备方法及其抗污染性能.借助傅立叶-红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、静滴接触角测量仪等分析手段对改性后的PVDF膜进行了表征.FTIR研究结果证明,与未改性膜相比,改性膜表面有纳米壳聚糖的存在.SEM研究结果发现,孔径随纳米壳聚糖量的增加逐渐减小,而孔的数量先增加后减少.接触角和纯水通量都随纳米壳聚糖量的增加先减小后增大.在蛋白质抗污染实验中,选用牛血清蛋白(BSA)制备蛋白质溶液.改性膜具有更高的水通量恢复率,并且显正电荷性质的BSA和纳米壳聚糖之间的静电排斥力使其具有很高的截留率.所以改性膜具有很好的抗污染性能.     

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%.     

前体水解聚合制备无机-有机杂化膜时TEOS对PVDF成膜过程的影响

通过测定铸膜液黏度、凝胶速率以及绘制浊点相图来研究正硅酸乙酯(TEOS)对聚偏氟乙烯(PVDF)成膜过程的影响.实验发现,随着铸膜液中TEOS添加量的增加,铸膜液的黏度持续降低;三元相图显示更少的凝胶剂就能达到铸膜液的分相点,两者的综合作用使得PVDF膜的凝胶速率加快.TEOS对成膜过程的影响使得膜结构有一定的改变:铸膜液不含添加剂时形成的是海绵状致密膜,随着TEOS含量的增加孔的数量增多,孔径变大;含有添加剂时形成的是指状孔结构,随着TEOS含量增加指状孔生长更充分.     

GO改性高效油水分离PVDF杂化膜制备及其性能

氧化石墨烯(GO)因其具有丰富的羟基和羧基而被作为亲水改性剂应用于膜的制备.本研究通过向由聚偏氟乙烯(PVDF)与一种三嵌段共聚物(AP)组成的混合物中加入不同比例的GO,以制备具有高效油水分离性能的PVDF/AP/GO杂化膜,并考察了其对油水乳液的分离性能.研究发现,GO添加量为0.20%(质量分数)时的膜(M3)性能表现最佳,其在分离油水乳液时截留率较高(>98.9%),相对通量恢复率高于90.7%.此外,M3的纯水通量高达1 090 L/(m²·h).即使经过5次油水乳液循环过滤实验,截留率(>96%)和纯水恢复通量J_c(>879 L/(m²·h))仍然保持在非常高的水平,表现出优异的油水乳液分离性能.     

荷电P(MMA-co-BVIm-Br)/PVDF共混膜的制备及其抗污染性能研究

采用自由基聚合合成两亲性聚离子液体共聚物(P(MMA-co-BVIm-Br)),并将该共聚物与聚偏氟乙烯(PVDF)通过相转化法共混成膜。采用红外光谱仪(FT-IR)、接触角测量仪、Zeta电位计以及扫描电镜等对共混膜表面的化学结构、荷电特性以及膜的表面形貌等进行了表征。研究了共混膜对蛋白质的分离性能,结果表明,当溶液pH值低于蛋白质分子等电点时,共混膜的截留率、可逆污染率和通量恢复率均高于等电点时的数值,这说明该膜具有良好的荷正电性和抗污染特性。     

MOF(Co)/功能化石墨烯制备高效Co-N-C型氧还原催化剂研究

以六水合硝酸钴为金属源,苯并咪唑为有机配体,对苯二胺改性氧化石墨烯(PGO)为碳载体,采用一步溶剂热法合成金属有机骨架(MOF)-PGO前躯体,经过高温处理制备了多孔Co-N-PGO催化剂。采用比表面积孔隙度分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和X射线光电子能谱等物理表征手段对催化剂形貌、结构以及元素形态进行表征,同时利用线性扫描伏安法和计时电流法对催化剂在碱性电解液中的氧还原(ORR)性能进行测试。结果表明,Co-N-PGO催化剂具有较高的比表面积和电化学活性面积,良好的结晶程度以及丰富的孔洞结构。此外,Co-N-PGO催化剂表现出优异的ORR催化活性,半波电位与商业Pt/C催化剂相比仅相差10mV,同时拥有更好的稳定性及抗甲醇毒化性能。根据K-L方程,Co-N-PGO催化剂在ORR过程中主要为四电子途径,与Pt/C催化剂反应机理相似。     

TiO2改性静电纺复合超滤膜抗污染性能的研究

膜污染是制约超滤膜广泛使用的最重要因素之一,膜污染直接影响到膜的使用寿命及膜的分离性能.本文采用静电纺丝技术制备了PET/PVA纳米纤维复合超滤膜,通过溶剂浸泡处理复合膜,将PVA纳米纤维层溶胀并交联,形成具有抗污染性能的PVA表面致密层结构,所制备的复合纳米纤维超滤膜具有水通量损失率小、通量恢复率高的优点.通过在PVA中添加不同质量分数的TiO2进一步改善膜的亲水性和抗污染性能.使用死端过滤系统过滤10 mg/L腐殖酸溶液,测试结果表明:复合膜的分离性能和抗污染性能在一定范围内随着TiO2的增加而增大.亲水性TiO2的添加能够进一步增强PVA的亲水性,对复合膜抗污染性能的提高有重要作用.但是,TiO2的添加也会增大膜表面的粗糙度,不利于膜抗污染性能的提高,因此,TiO2有一个合宜的添加限度.     

不同配体Ce-MOFs衍生的CeO2催化剂的制备及催化性能研究

通过水热合成法合成了有机配体不同的前驱体铈基金属-有机骨架,经过400℃煅烧得到CeO₂催化剂用于催化氧化甲苯,并研究了催化剂的性能。结果表明,在反应温度为180～260℃、质量空速为60000mL/(g·h)条件下,催化剂活性顺序为CeO₂-B>CeO₂-M>CeO₂-A(B、M、A分别是有机配体4,4′-联吡啶、2-甲基咪唑、2-氨基对苯二甲酸的英文首字母)。CeO₂-B在215℃对甲苯的降解率达到92.9%,在30h稳定性测试中保持优异的催化性能,其优异的催化活性得益于较大的比表面积(126.72m²/g)、孔容(0.19cm³/g)、平均孔径(5.44nm)、较高的Ce³⁺含量(19.97%)和表面化学吸附氧含量(43.63%)。X射线衍射、全自动比表面积分析仪、扫描电子显微镜、氢气-程序升温还原、X射线光电子能谱等表征证明,有机配体会影响催化剂的比表面积、孔容、孔径和粒径等物理性质。     

基于金属有机骨架(MOFs)的纳滤膜制备研究现状

纳滤膜的渗透和截留性能相互制约.金属有机骨架(MOFs)材料因其具有大孔隙率、高比表面积和孔径可调控的特点受到广泛关注,将MOFs作为纳米颗粒添加剂引入纳滤膜中,可有效缓解膜的选择性和渗透性之间的制约效应,并且赋予了纳滤膜一些其他的特点,如亲(疏)水性、抗菌性及抗污染性.本文介绍了应用于纳滤膜中MOFs的分类、特性及合...     

HPW@MIL-101掺杂的混合基质膜制备及其离子分离性能研究

金属有机骨架因其大的孔隙率、高比表面积以及可调节的孔径等特点广泛地用于分离应用研究.杂多酸具有较大的分子半径、较强的亲水性以及强酸性,是一种良好的质子转移与储存材料.本文通过简单的一锅法将磷钨酸(HPW)引入到MIL-101(一种金属有机骨架)空腔中,合成出不同含量HPW的填充型HPW@MIL-101,并通过与磺化聚苯醚/聚乙烯醇(SPVA)共混制备出混合基质膜.考察了HPW@MIL-101在SPVA中的稳定性和分散性,并系统地探究了不同HPW含量的HPW@MIL-101对H~+传输及H~+/Fe~(2+)分离性能的影响.结果表明,HPW@MIL-101/SPVA混合基质膜显示出优异的H~+/Fe~(2+)分离性能,并且随着HPW含量的增加,H~+通量和离子分离性能都逐渐上升.其中HWS-3混合基质膜的H~+通量达到1.27×10~(-6) mol/(cm~2·s),H~+/Fe~(2+)选择性分离性能也高达210.     

PVDF膜表面自由基引发接枝两性离子聚合物的研究

利用AIBN和PVDF都溶于强极性溶剂的性质,制备含有AIBN的PVDF原膜。在温和的条件下,AIBN加热产生自由基能够有效地引发接枝两性离子聚合物PSBMA到PVDF膜上。膜表面的化学组成用傅里叶全反射红外光谱(FT-IR/ATR)进行表征,场发射电镜(FESEM)用于观察膜表面的形态。当PSBMA的接枝率为13.8%时,膜的接触角由原膜的85°下降到62°,这说明接枝PSBMA大大提高了膜的亲水性。静态吸附实验可以得出PVDF-g-PSBMA膜的抗蛋白质污染的性能得到了显著的提高。在500μg/mL BSA浓度下,蛋白质吸附量由M1的130μg/cm2下降到M4的50μg/cm2。     

Al2O3/TiO2/PVDF杂化超滤膜的制备及其性能研究

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的亲水性,增强其在水处理中的抗污染能力,用无机纳米二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)与聚偏氟乙烯共混,采用相转化法制得无机改性有机高分子杂化超滤膜。采用杯式超滤装置考察了无机纳米颗粒的含量对杂化膜水通量的影响;测定了膜的纯水接触角、机械性能、截留效率和膜的孔径及孔径分布;采用扫描电子显微镜对膜表面进行观察。结果表明,纳米颗粒加入量为3%,TiO2与Al2O3的加入比为1∶1时,杂化膜的水通量较有机膜提高了79.5%,但截留率保持不变;杂化膜的机械强度最大增加41.6%;杂化膜的纯水接触角由未改性前的78.68°降至50.54°,亲水性得到明显改善;杂化膜的平均孔径增大,孔径分布更加均匀;纳米颗粒的加入增加了膜表面的孔密度,但没有改变膜断面的微观结构。杂化超滤膜不仅保持了PVDF膜的优良性能,而且增强了其强度、亲水性和抗污染性能。     

PVDF/PS共混微孔膜的制备

将聚偏氟乙烯和聚砜共混,通过溶胶一凝胶相转化法研制高孔隙率微孔膜．考察了聚合物浓度、PVDF／PS配比、溶剂种类和组成、添加剂浓度、凝胶浴温度和组成、溶剂挥发时间和热处理温度对膜孔径和孔隙率的影响．实验发现：使用DMF／DMAc混合溶剂可提高膜孔径和孔隙率;随LiCl含量的增加,膜孔径和孔隙率逐步增加;凝胶浴温度对膜的水通量没有太大的影响,但凝胶浴组成对膜性能有很大的影响;延长溶刺挥发时间,导致平均孔径减小．选择适当的膜液组成,可制得孔径为0.2～1.0μm,孔隙率达到90％以上的PVDF／PS共混微孔膜,而且共混膜的孔隙率比单组分PVDF膜有大幅度的提高．说明共混化是一种改善PVDF膜性能的有效方法,具有极好的实用开发价值,     

一种新的制备有机-无机杂化膜的方法——前驱体水解聚合法制备聚偏氟乙烯-硅杂化膜

首次提出一种制备有机-无机杂化膜的新方法,即将正硅酸乙酯(TEOS)直接添加到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,在入水凝胶时,PVDF逐渐固化成膜,而TEOS同时也与水发生水解聚合反应,生成硅氧聚合物,这就为形成无机高分子与PVDF互穿网络结构或分子链相互缠绕创造了机遇,为制备力学性能优良的聚偏氟乙烯-硅杂化膜提供了可能.实验初步考察了正硅酸乙酯的添加量对聚偏氟乙烯-硅杂化膜的超滤性能和力学性能的影响,对杂化膜进行了能谱分析.结果表明:1)能谱实验证明杂化膜表面有Si元素存在,表明TEOS在凝胶过程中发生水解聚合反应,生成硅氧聚合物留在杂化膜中;2)在无致孔添加剂存在时,随TEOS添加量的增加,杂化膜的纯水通量增大,而对牛血清蛋白的截留率呈现持续下降的趋势;当TEOS含量为8%时,与无TEOS的PVDF膜相比,杂化膜的拉伸强度σt和弹性模量E几乎增加一倍;3)在有致孔添加荆PVP K30和无水LiCl存在时,杂化膜的纯水通量随TEOS添加量的增加呈先升后降然后再上升的趋势,对牛血清蛋白的截留率呈现持续下降的趋势.当TEOS添加量为12%时,与无TEOS的PVDF膜相比,超滤性能相近,但杂化膜的拉伸强度σt和弹性模量E增加近一倍.     

室温下金属有机骨架材料Cu3（BTC）2的合成与表征?

通过将配体均苯三甲酸 H 3 BTC 转化为均苯三甲酸钾,在室温条件下快速获得了金属有机骨架材料中的经典化合物 Cu3(BTC)2(HKUST-1),并通过SEM跟踪了晶体的生长过程。粉末 XRD 测试结果表明化合物为纯相,并具有较高结晶度,TGA 测试结果表明产物可稳定存在至300℃,N2吸附测试显示出产物具有高的比表面积及孔容积。研究工作为Cu3(BTC)2这一重要化合物提供了一条简便及低能耗的合成方法。