聚酰胺复合膜微孔支撑基底的研究进展

通过界面聚合法获得的聚酰胺复合膜在污废水处理、海水淡化等领域得到广泛应用,然而聚酰胺复合膜的结构对其应用起到关键作用,以往研究多数聚焦在分离层,而对复合膜微孔支撑基底的研究相对较少。研究表明,微孔基底的物化特征对于聚酰胺分离层结构的形成及复合膜性能起着至关重要的影响作用。为此,本文从支撑基底的制备工艺出发,围绕微孔基底的不同改性手段,介绍了传统基底改进方法和新型基底的材料与结构,并探讨了基底结构对压力驱动膜（纳滤、反渗透）与渗透压驱动膜（正渗透）分离层结构与性能的影响。分析表明,具有高孔隙率、亲水性好的微孔基底可有效调控界面聚合过程中单体的储存与扩散,有利于获得高渗透和高选择性能的聚酰胺复合膜。因此,未来仍需从聚合物材料及纳米改性等几个方面,发展更具潜力的微孔基底材料与结构,以推动聚酰胺复合膜的应用发展。     

二氧化钛/聚酰胺正渗透复合膜的制备与表征

以钛酸四丁酯为原料,在水/丁醇界面区进行水解,制备了锐钛矿型二氧化钛。将TiO2分别分散在水相(MPD溶液)和油相(TMC溶液)中,以界面聚合方法制备了TiO2/聚酰胺正渗透复合膜,初步研究了TiO2分散在油相和水相中制备的二氧化钛/聚酰胺复合膜的结构及其在正渗透过程中分离性能。SEM图谱结果表明,TiO2添加到水相中时,其主要存在于聚砜基膜的指状孔道中;当TiO2添加到油相中时,其主要分布在复合膜表面。膜分离性能的研究结果表明,TiO2添加在水相和油相中都能显著提高膜的水通量和截盐率;TiO2添加在油相中对膜的分离性能改进更大,膜的水通量为未添加TiO2聚酰胺复合膜的两倍,截盐率可达99.9%。     

制备NF-TFC膜的界面聚合反应研究

根据界面聚合反应原理研究了制备ＮＦ－ＴＦＣ膜瓜成膜的规律性,重点讨论了一些反应条件和界面聚合反应与膜性能打关性。结果表明,沥于时间、聚合反应时间、后处理温度对该聚合反应有显著影响,进而到膜的脱盐率及水通量。水相浸渍时间对反应影响不大,生成的膜基本不变。这 界面聚合反应的规律和生成膜的分离性能的变化规律基本一致。     

磺酸基改性聚酰胺薄层复合膜的研究进展

近年来,聚酰胺薄层复合(TFC)膜已被广泛应用于各种水处理领域,进一步改善膜的渗透分离性能及抗污染能力具有重要意义。磺酸基团具有良好的亲水性和电负性,已通过多种方法用于聚酰胺膜的改性,可实现膜性能的显著提升。文中回顾了近年来关于磺酸基改性聚酰胺膜的研究进展,将改性途径分为掺杂界面聚合、直接界面聚合和界面聚合后修饰,分别阐述了磺酸基改性膜的效果及机制,比较分析了不同改性方法的特点,并对未来的研究方向提出了展望。     

芳香聚酰胺反渗透复合膜界面聚合影响因素分析

目前应用较为广泛的反渗透复合膜的制备方法是由单体间苯二胺和均苯三甲酰氯在超滤支撑膜上界面聚合生成聚酰胺脱盐皮层。该制膜方法影响因素众多,能够影响反渗透复合膜分离性能的因素主要有支撑膜的结构和化学性质、单体结构和浓度、添加剂的选择、反应温度和时间、后处理温度和时间等。对界面聚合的一些主要影响因素进行分析。     

芳香聚酰胺反渗透复合膜界面聚合影响因素分析

目前应用较为广泛的反渗透复合膜的制备方法是由单体间苯二胺和均苯三甲酰氯在超滤支撑膜上界面聚合生成聚酰胺脱盐皮层.该制膜方法影响因素众多,能够影响反渗透复合膜分离性能的因素主要有支撑膜的结构和化学性质、单体结构和浓度、添加剂的选择、反应温度和时间、后处理温度和时间等.对界面聚合的一些主要影响因素进行分析.     

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。     

沸石/聚酰胺反渗透复合膜的制备

为了提高反渗透膜的通量,通过在界面聚合反应过程中添加NaA型纳米沸石分子筛制备了沸石/聚酰胺反渗透复合膜,采用SEM及复合膜性能测试的方法比较了沸石分子筛添加在水相或者油相中时对膜结构及分离性能的影响.SEM图谱结果表明:沸石分子筛添加在油相中时,沸石在聚酰胺基质中分散均匀,膜结构比较均一;但当沸石分子筛添加在水相中时...     

界面聚合法制备聚酰胺微胶囊的缓释性能研究

从环保的角度出发,制备了一种环保型分散染料微胶囊,解决了分散染料在纺织行业中的使用难题。以对苯二甲酰氯与乙二胺为壁材,分散染料2BLN为囊芯,采用界面聚合法制备分散染料微胶囊,同时考察了芯壁比、相比、乳化剂用量及乳化时间对微胶囊释放性能的影响。结果表明,随着芯壁物质的量比的减小和保护胶体用量的增加,缓释性能增加;随着乳化时间的延长和乳化剂质量分数的增大,缓释性能减小。     

界面聚合制备复合膜过程的数学模型

基于高分子物理化学、质量传递和相分离成膜理论,研究在复合膜制备过程中采用界面聚合反应成膜的机理,建立了非稳态条件下反应．扩散联合控制的数学模型;通过有针对性地简化,该模型可适用于反应控制和扩散控制。模型中无量纲参数有明确的物理意义,较好地反映了界面聚合反应成膜过程的机理。无量纲化处理使模型解析解形式更为简单、实用,模型与实验数据吻合良好,且优于现有模型。通过模拟计算,可得出单体(A组分)浓度、膜的厚度、膜厚增长率随时间的变化关系,并可考察聚合反应速率常数、单体(A组分)在复合层中的扩散系数、单体初始浓度等参数对成膜过程的影响．理论结果可用于指导界面聚合反应成膜实践。     

Factors affecting the interfacial polymerization of polyamide active layers for the formation of polyamide composite membranes

Polyamide (PA) composite membranes were prepared by interfacial polymerization with piperazine, m‐phenylene diamine, and trimesoyl chloride as monomers and polysulfone ultrafiltration membranes as supports. Factors affecting the performances of the composite membranes by changing the characteristics of the PA active layers were studied. First, the monomer compositions were varied, and organic solvents (benzene and 1,2‐dichloroethane) with better solubility for PA than hexane were used for the interfacial polymerization. As chemical additives capable of changing the property of the interface formed between water and organic phases, n‐propanol and i‐propanol were used, and phase‐transfer catalysts such as triethyl benzyl ammonium bromide were used to improve the polymerization efficiency of the PA active layers. The characteristics of the PA composite membranes prepared, including their permeation properties and morphology, were carefully studied with various analytical methods, such as field emission scanning microscopy, atomic force microscopy, differential scanning calorimetry, and permeation testing. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 86: 2781–2787, 2002     

界面聚合聚酰胺纳滤膜渗透选择性能优化的研究进展

纳滤因其分离效率高、操作压力低、环境友好等优点,在废水处理、海水淡化和工业分离纯化等众多领域有着重要的应用。界面聚合法制备的聚酰胺（PA）纳滤膜是最为常用的纳滤膜种类之一。然而界面聚合反应速度快,如何通过调控界面聚合过程,优化纳滤膜选择分离层的结构从而提高渗透选择性,以满足不同领域对纳滤膜需求仍是亟需解决的问题。本文从影响界面聚合单体扩散因素的角度出发,综述了近年来PA纳滤膜渗透选择性能优化的研究进展,包括新型PA纳滤膜、纳米材料/PA混合基质膜及超薄PA纳滤膜3个方面,探讨了选择分离层结构调控与纳滤膜渗透选择性能优化的关系,最后指出目前界面聚合制备高渗透选择性PA纳滤膜在规模化、稳定性及可控性存在的问题,并对未来界面聚合纳滤膜在微观结构和聚合过程调控方面的研究进行了展望。     

Catalytic template assisted interfacial polymerization for high-performance acid-resistant membrane preparation

Highly permeable acid-resistant nanofiltration (NF) membranes are of critical significance for the efficient treatment of acidic streams. Enhancing permeability while maintaining the high solute rejection of acid-resistant NF membranes remains a great challenge due to the low reactivity of monomers. In this work, a novel catalytic template assisted interfacial polymerization (IP) strategy of 3-aminobenzenesulfonamide (ABSA) and trimesoyl chloride (TMC) was provided to prepare a poly(amide-sulfonamide) membrane. Aminopyridine doped graphene quantum dots rich in acylation catalytic sites and ZIF-8 nanoparticles are co-loaded on a substrate as template. Benefiting from the enhanced phase integrity and self-inhibition effect of the template assisted IP process, the resulting ultra-thin acid-resistant membrane exhibits an excellent water permeance (20.4 Lm⁻²h⁻¹bar⁻¹) with a high Na₂SO₄ rejection of 90.5%, which outperforms almost all the reported acid-resistant NF membranes. Our work paves a versatile way for synthesis of special separation membranes.     

Preparation and separation properties of polyamide nanofiltration membrane

Utilizing an interfacial polymerization technique for the preparation of a polymeric composite nanofiltration membrane, both high permeation flux of water and high salt rejection can be achieved. Synthesis conditions, such as concentration of monomer, reaction time, and swelling agent, significantly affected the separation performance of composite membranes. The composite polyamide membrane had a permeation rate of ～2–5 gallon/ft²/day (gfd) and a salt rejection rate of ～94–99% when 2000 ppm aqueous salt solution was fed at 200 psi and 25°C. Also, a higher performance nanofiltration membrane could be prepared by suitably swelling the support matrix in the period of polymerization. The results of various feed concentrations showed that permeate flux decreased with increasing salt concentration in the feed solution. This result may be due to concentration polarization on the surface of polyamide membranes. The separation performance of polyamide membranes showed an almost independent relationship with operation pressure until it was up to 200 psi. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 83: 1112–1118, 2002     

Novel polyamide composite membranes for gas separation prepared by interfacial polycondensation

Interfacial polycondensed composite membranes are well known for reverse osmosis. This study describes the preparation of interfacial polymerized composite membranes for gas separation obtained from new polyamides. The polymers were synthesized by derivates of terephthaloylchloride and commercially available multifunctional amines. The membrane polymers consist of linear or crosslinked chains. A high flux of carbon dioxide, 0.3 m³m⁻²h⁻¹bar⁻¹, was observed, combined with a carbon dioxide/nitrogen selectivity up to 30. The permeability to hydrocarbons increased with hydrocarbon vapor concentrations. The synthesis of the thin polyamide layer was transmitted to a continuous production. © 1997 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 63: 1557–1563, 1997     

正交实验法优化制备复合荷电镶嵌膜

以聚醚砜为基膜,以聚环氧氟丙烷胺及2,5-二胺基苯磺酸混合水溶液(无机相)与三酰氯的正己烷溶液(有机相)通过界面聚合反应,制备了一种新型的复合荷电镶嵌膜.采用正交设计实验方法,研究了界面聚合条件如界面聚合单体的浓度及界面聚合反应时间对膜性能的影响.结果表明:三酰氯的浓度对膜性能的影响最为显著,其次是界面聚合时间,而聚环氧氟丙烷胺的浓度对膜性能的影响最小.优化后所制备的复合膜对盐类的截留率较低(均低于40%).膜能截留低相对分子质量有机物而透过盐,说明该膜可用于盐类与有机物的分离.     

界面聚合工艺条件对反渗透复合膜性能的影响

以聚砜超滤膜为支撑膜,间苯二胺(MPD)为水相功能单体,均苯三甲酰氯(TMC)为油相功能单体,通过界面聚合法制备了反渗透复合膜。研究了功能单体浓度、界面聚合反应时间、界面聚合成膜后热处理时间和温度等条件对复合膜分离性能的影响;并对在水相中添加相转移催化剂对复合膜分离性能的影响和相转移催化机理进行了初步探讨。首先在单因素实验条件下确定工艺条件的优化范围,然后经过正交实验得到最佳工艺条件,实验结果表明, 油相中TMC浓度为3 g•L^-1、水相中MPD浓度为20 g•L^-1、界面聚合反应时间为30 s、界面聚合成膜后热处理温度为90 ℃、后处理时间15 min时,所制备的反渗透复合膜表现出良好的分离性能,通量达14.91 L•m^-2•h^-1,截留率为0.951(测试条件: 压力1.6 MPa, 温度25 ℃, NaCl浓度20000 mg•L^-1);当水相中MPD浓度较低时,加入适量的相转移催化剂,能有效地改善膜的分离性能。     

界面聚合法PI/PP耐溶剂复合纳滤膜的制备与表征

以丙烯酰胺接枝的聚丙烯(PP)超滤膜为支撑层,间苯二胺(MPD)、均苯四甲酰氯(BTAC)分别为水相及有机相功能单体,通过界面聚合及其后续的酰亚胺化制备了聚酰亚胺(PI)/PP耐溶剂复合纳滤膜。讨论了水相浓度、有机相浓度及酰亚胺化溶液配方等条件对复合膜结构及其分离性能的影响。分别采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)表征分离层的化学组成及复合膜的形态结构,得到膜的分离、透过及其耐溶剂性能。结果表明,有机相浓度的影响最为显著,支撑膜表面形成了均匀致密的PI分离层,复合膜呈负电性,并具备优秀的耐溶剂性能。实验范围内,MPD、BTAC的浓度分别为8、2 g·L-1,酰亚胺化溶液乙酸酐∶三乙胺∶苯体积比为1∶1∶10时,所制备膜的分离性能较佳,对Na2SO4、酸性艳蓝6B的截留率分别达93.8%和96.9%。     

界面聚合技术制备分离膜的研究进展

界面聚合技术具有许多优良性能,如反应条件温和、可控性强、可以实现自封闭和自终止等,被广泛应用于分离膜制备中。本文阐述了界面聚合技术的原理,详细介绍了界面聚合在膜分离中的应用情况,包括纳滤膜、反渗透膜和气体分离膜,并综述了界面聚合技术在微胶囊、导电聚合物、纤维材料等方面的应用现状。最后,对界面聚合技术制备分离膜的研究前景进行了展望。