纳米Al_2O_3和TiO_2对PVDF膜结构与性能的影响

分别将纳米二氧化钛(Ti O2)、纳米氧化铝(Al2O3)颗粒与PVDF复合,采用相转化法制备出PVDF/Ti O2和PVDF/Al2O3复合膜。考察了纳米粒子比例对膜纯水通量、截留率、力学性能的影响。采用傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪探究了纳米粒子对PVDF膜结构的影响;采用扫描电子显微镜分析了膜表面、断面和内部的形貌以及成孔情况。结果表明,通过两种纳米材料改性后,膜的孔结构均得到了改善;PVDF/Ti O2复合膜的亲水性优于PVDF/Al2O3复合膜,但力学性能不及后者。     

γ-BL/TEP混合溶剂对PVDF膜结构和性能的影响

通过溶解度参数预测,膜渗透性能检测,及扫描电镜(SEM)对膜形貌观察,考察了聚偏氟乙烯(PVDF)在γ-丁内酯(γ-BL)、磷酸三乙酯(TEP)为混合溶剂,乙二醇(EG)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)及其混合物为凝固浴时,相转化条件及溶剂配比对PVDF膜在孔隙率、纯水通量、BSA截留率,以及拉伸强度等性能方面的影响行为。结果表明,随混合溶剂中TEP质量分数的增加,凝胶浴中溶剂DMAc质量分数增大,PVDF膜皮层逐渐变薄,PVDF结晶球粒粒径变小,孔隙率增加,拉伸强度下降。当混合溶剂中TEP的质量分数为60%,凝胶浴DMAc含量30%时,膜纯水通量达2 100 L/(m2·h),BSA截留率仍保持58.7%,具有良好的超滤性能,可作为制备高通量、较高截留PVDF超滤膜的最佳条件。     

用于焦化废水处理的PVDF基础膜制备及表征

采用浸没沉淀相转化法制膜,考察了聚合物(PVDF)质量分数和添加剂(Li Cl/PVP)组成对废水处理用PVDF基础膜孔结构、孔隙率、COD截留率和水通量的影响。由综合评分法分析可得,用于焦化废水处理的PVDF基础膜的最佳制备条件为15%PVDF/2.4%PVP/1.6%Li Cl。在该条件下所制备的PVDF基础膜既能有效降低焦化二次沉淀池出水COD,又能保证较高的水通量,其COD截留率为77.3%,纯水通量为383.75 L/m2·h。     

二氧化钛光催化膜分离耦合技术在水处理中的应用

通过水热法制备纳米二氧化钛,采用相转换法制备TiO_2/PVDF膜,将该复合膜用于光催化膜反应器中,以1 g/L牛血清蛋白(BSA)溶液模拟天然大分子废水,以截留率和膜通量为参数,采用无光截留-光催化降解交替运行方式研究其光催化性能与膜分离性能。结果表明,添加纳米二氧化钛能增大PVDF膜的亲水性,二氧化钛质量分数为3%的TiO_2/PVDF膜亲水性最好,对BSA的截留率达到93%;采用交替运行方式,无光时膜表面截留大量的BSA分子,膜通量减小,衰减率达到85%~90%,加光通纯水一段时间后,由于纳米二氧化钛光催化降解膜表面的BSA大分子,膜通量逐渐恢复,恢复率均达到86%;连续交替运行后,周期逐渐缩短,恢复率趋于稳定。说明TiO_2/PVDF膜用于光催化膜反应器中,将光催化技术与膜分离技术耦合,显著地恢复了膜通量,增加膜的使用寿命,同时避免了催化剂流失。     

TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜的制备与性能表征

采用非溶剂致相分离法制备TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜,利用傅里叶红外吸收光谱技术、扫描电镜表征了膜的化学组成及微观形态,考察了添加纳米TiO_2粒子对PVDF膜的纯水通量、截留率、机械强度、孔隙率及亲水性等性能的影响。结果表明,与未添加纳米TiO_2粒子的膜相比,其微观结构、亲水性及膜性能均有显著提高;纳米TiO_2粒子的添加有效改善了膜的亲水性及机械强度,但过量添加会造成团聚,从而影响膜的分离性能。纳米TiO_2粒子的质量分数为1%时制得的膜综合性能为优,纯水通量达到了524.3 L/(m2·h),BSA截留率达到了96.3%,拉伸强度为2.69 MPa,断裂伸长率为182%,表面纯水接触角为65.4°,孔隙率为77.9%。     

丝瓜络纤维对PVDF超滤膜结构和性能的影响

以天然高聚物丝瓜络纤维作为亲水化改性剂,制备了不同丝瓜络纤维含量的亲水化超滤膜,对比分析PVDF基膜和改性膜过滤腐殖酸和海藻酸钠2种典型污染物配制的模拟废水时通量变化规律;考察了不同丝瓜络纤维含量对改性膜孔隙率、亲疏水性、纯水通量、截留率和抗污染性能的影响,利用扫描电镜(SEM)观察了膜微形貌结构。结果表明,丝瓜络纤维的质量分数为1.2%时,滤膜亲水性改善,PVDF质量分数分别为14%和16%的纯水通量较基膜分别提高3倍和3.5倍,截留率均保持93%以上,膜物理清洗后通量恢复率最高达94.2%。过滤模拟废水时,改性膜比通量衰减幅度较小,膜稳态通量高,抗污染性能好。     

聚醋酸乙烯酯对聚偏氟乙烯膜结构及性能的影响

采用浸没沉淀相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜,研究了亲水性添加剂聚醋酸乙烯酯(PVAc)的含量对膜的结构及亲水性、水通量、截留率、抗污染性等性能的影响。结果表明,添加剂PVAc可以明显改善膜的亲水性、抗污染性,纯水通量也得到明显提高,但PVAc含量较高时,膜的纯水通量下降。当PVAc含量为2%时,膜的综合性能最好,纯水通量达到238 L/(m~2·h),对BSA的截留率为93.2%,纯水通量恢复率达90.3%。     

PVDF/HTLcs超滤膜的制备及性能研究

用氧化镁脱硫废渣制备了类水滑石(HTLcs),将其与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,采用相转换法制备HTLcs杂化PVDF超滤膜。考察了HTLcs对PVDF杂化膜表面形态、晶体结构、力学性能、热稳定性、渗透性能及抗污性能的影响。结果表明,杂化膜显示了更好的亲水性能和抗污性能,有较高的纯水通量和截留率,HTLcs的添加量为3%时,杂化膜得到最大的纯水通量243.67 L/(m~2·h),且具有较好的抗污性能,其恢复率最高达97.3%。     

磷酸铝添加剂对聚偏氟乙烯膜抗污染性能的影响

考察添加剂磷酸铝(AlPO_4)对聚偏氟乙烯(PVDF)膜性能的影响,分析模拟污染物的过滤行为机制。结果表明,AlPO_4对PVDF膜的孔隙率和含水率无明显影响。适量添加Al PO4使PVDF膜的水通量、通量恢复率增加,提升PVDF膜的抗污染能力。AlPO_4添加质量分数为2.5%时,PVDF滤膜的整体性能较优:水通量为246.4 L/(m~2·h),通量衰减系数0.22,牛血清白蛋白截留率95%,通量恢复率66%。采用AlPO_4的质量分数2.5%制备的PVDF膜,模拟污染物(牛血清白蛋白、海藻酸钠、腐殖酸及其混合液)的过滤机制主要为滤饼过滤-标准堵塞型。     

离子液体接枝型纳米二氧化硅对聚偏氟乙烯膜的亲水化改性研究

采用溶液接枝法合成了离子液体接枝型纳米二氧化硅(IL-Si O2),并利用浸没沉淀相转化法制备了聚偏氟乙烯/离子液体接枝型纳米二氧化硅(PVDF/IL-Si O2)杂化膜,考察了IL-Si O2含量对杂化膜性能的影响。采用流动电位、接触角和水通量等手段分析研究了杂化膜的性能。研究结果表明,PVDF/IL-Si O2杂化膜表面带有正电荷;IL-Si O2的加入显著提高了杂化膜的亲水性、拉伸强度和断裂伸长率;杂化膜纯水通量显著增加的同时,对蛋白质的吸附量和截留率均有一定程度上的提高。     

PVDF/SiO_2杂化内支撑型中空纤维膜的制备及性能研究

利用涤纶纤维丝(PET)编织管作为内支撑层,将纳米SiO_2添加到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,通过涂覆-浸没沉淀相转化法制得PVDF/SiO_2杂化内支撑型中空纤维膜,考察了铸膜液中不同SiO_2含量对膜性能的影响。结果表明,PET编织管的加入,使中空纤维膜的拉伸强度超过50 MPa。随着纳米SiO_2含量增加,膜的接触角从78.5°降至60.6°,杂化膜的纯水通量增大、孔隙率提高。X射线衍射仪图谱表明,SiO_2的加入未改变PVDF的主要晶型构成。当SiO_2的质量分数为1.5%时,杂化膜的纯水通量达到192.6 L/(m~2·h),孔隙率为68%,拥有了优异的过滤性能。     

PVDF微滤膜表面改性与沉积Ag纳米颗粒研究

本文采用聚乙烯吡咯酮(PVP)和过硫酸铵(APS)对聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面改性处理,并将纳米Ag颗粒负载在PVDF膜表面,制备了PVDF-PVP-Ag和PVDF-APS-Ag膜。结果表明PVP通过物理吸附在PVDF膜表面,使得膜的亲水性得到改善,沉积Ag纳米颗粒后膜的亲水性和耐污染性能得到显著提高,PVDF-PVP-Ag膜的纯水通量要优于PVDF基膜,通量恢复率达到93%;APS处理的PVDF-APS-Ag膜是通过化学脱氟反应改性而成,虽然PVDF-APS-Ag膜的亲水性也有提高,但是PVDF-APS-Ag膜的力学强度明显下降,以及其不均匀性导致Ag粒子聚集在膜表面,从而影响膜的耐污染性能。     

PVB-PVDF共混膜的制备及其性能的研究

采用剪切粘度法对聚乙烯醇缩丁醛( PVB) -聚偏氟乙烯(PVDF)体系的相容性进行了定性研究,采用相转化法制备了PVB-PVDF共混膜,并对膜的结构和性能进行了测试.结果表明,该体系为部分相容体系;PVB-PVDF共混膜的纯水通量较PVDF膜、PVB膜均有很大程度的提高,PVB的加入改善了PVDF膜的亲水性及拉伸强度.聚合物的质量分数为23％、PVB与PVDF共混质量比为7:3的共混膜纯水通量和拉伸强度都较好,即综合性能最好.     

酚酞型聚醚砜对聚偏氟乙烯中空纤维膜结构及性能的影响

以二苯甲酮和N,N-二甲基乙酰胺为稀释剂,酚酞型聚醚砜(PES-C)为添加剂,通过热致相分离法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜。采用扫描电镜观察了膜的结构,测试了膜的纯水通量。在膜生物反应器(MBR)中测试了膜的污水通量和出水的化学需氧量及氨氮指标。该法制得的膜具有较为致密的皮层结构和疏松的支撑层结构,添加质量分数为2%的PES-C制备的PVDF膜与PVDF膜相比纯水通量增加60%,污水通量增加37.8%,出水COD去除率增加了3.32%,NH4+—N去除率增加了2.2%,且MBR出水达到排放标准。     

聚砜-纳米Al2O3共混超滤膜的制备与表征

以无机纳米Al2O3粒子作为共混剂与聚砜共混,采用相转化法制得分散均匀的聚砜一纳米Al2O3共混超滤膜。用扫描电镜观察膜表面微观结构及孔分布,测定了膜的孔隙率、纯水通量,并研究了其机械柔韧性能。结果表明,在聚砜膜中适量地添加纳米Al2O3粒子,可改善其亲水性和机械柔韧性能。当添加的Al2O3的质量分数为3％时,膜的水通量和孔隙率最大。     

纳米TiO_2改性PVDF超滤膜的制备

采用溶液刮膜法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,利用TiO_2溶胶对PVDF超滤膜进行了改性。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪、拉力测定仪等对改性前后PVDF超滤膜进行了形貌、结构、亲水性能以及力学性能测试。结果表明,PVDF超滤膜的最佳配方:w(PVDF)为16%,聚乙烯吡咯烷酮与N,N-二甲基乙酰胺质量分数分别为2%,82%。纳米TiO_2能均匀分散在PVDF超滤膜中,显著提升了超滤膜的各项性能,改性PVDF超滤膜中,w(TiO_2)最佳为2%,膜的纯水通量达226.5 L/(m~2·h),牛血清蛋白截留率保持在89.3%,膜的牛血清蛋白污染率由38.5%降至6.7%,膜与水接触角由69.4°降至45.2°。     

γ-Al2O3/TiO2混合纳米粒子改性PVDF超滤膜

为提高聚偏氟乙烯（PVDF）膜的亲水性和强度,将纳米二氧化钛（TiO2）溶胶和纳米氧化铝（γ-Al2O3）按不同比例与聚偏氟乙烯共混,采用相转化法制得共混超滤膜。考察了不同比例的混合纳米粒子对PVDF超滤膜的纯水通量、截留率、力学性能等的影响。并利用扫描电子显微镜（SEM）观察了膜的表面和内部微观结构,红外光谱分析（FTIR）和X射线衍射仪（XRD）考察纳米粒子在PVDF基体中的存在状态,通过对复合膜进行拉力测试研究混合纳米粒子对膜力学性能的影响,并使用接触角测量仪测定膜表面和水之间的接触角来定量分析比较膜表面的亲水性。结果表明,γ-Al2O3/TiO2混合比为1∶2时,膜的性能达到最优,孔隙率为74%,水通量为120 L/（m2.h）,截留率为93%,拉力最大负荷为35 N,拉伸应变为22%。     

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜制备及分离性能

用N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸钠(EDTS)对氧化石墨烯进行修饰,制备出亲水的EDTS-GO纳米复合物。然后通过共混的方式将EDTS-GO添加到PVDF中,制备出EDTS-GO改性PVDF超滤膜。接触角分析和红外光谱结果表明,在相转化过程中EDTS-GO转移至膜表面,PVDF膜表面的亲水性增强。系统考察了不同EDTS-GO添加量对膜性能的影响。膜性能测试表明,随着EDTS-GO添加量的增加,PVDF膜的纯水通量先增大然后降低,当添加量为0.5%时,纯水通量达到最大值,711.2 L·(m2·h)-1。此外,抗污染实验表明,EDTS-GO改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能。     

双改性Al2O3/PVDF杂化膜的制备和性能研究

为了提高PVDF膜的亲水性和力学强度,利用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷和碱液分别对Al2O3粒子和聚偏氟乙烯（PVDF）进行了改性,并以改性后产物为制模材料,以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂,将改性纳米Al2O3粒子引入到PVDF中,通过热致相变法制备了双改性Al2O3/PVDF杂化膜。随后,考察了硅烷偶联剂对Al2O3粒子粒径及不同碱浓度和碱处理时间对PVDF结构的影响,并对制备的双改性膜做了性能测试。结果表明,当添加的硅烷偶联剂的质量分数为33%时,Al2O3粒子的粒径降为43.47 nm,在此基础上,当添加的改性Al2O3粒子的质量分数为5%时,杂化膜的截留率为83.1%,通量为621.5 L/m2.h,膜的拉伸强度达到5.01Mpa,改性纳米Al2O3粒子的引入,是杂化膜通量和力学强度提高的主要原因。     

聚偏氟乙烯管式微孔膜的工艺研究

对聚偏氟乙烯(PVDF)管式微孔膜生产工艺进行了研究。系统地讨论了相转化法制备管式微孔膜过程中各个因素的影响。研究发现,铸膜液温度对PVDF管式膜截留率和纯水通量影响不明显;铸膜液中加入NH4Cl后,膜的纯水通量增加,截留率减小,孔径增大;不同凝固浴制得的PVDF管式微孔膜不同,膜的纯水通量和截留率也不同。