不同分子量聚丙烯腈共混膜的制备与表征

将普通分子量聚丙烯腈(C-PAN,Mw=18 000)与超高分子量聚丙烯腈(UHMW-PAN,Mw=1 780 000)共混,采用干-湿相转化法制备不对称共混膜.考察了聚合物浓度、共混比、凝胶浴温度、刮膜厚度、添加剂浓度等对膜结构及性能的影响.采用扫描电镜、纯水通量和BSA截留率等测试手段对所制备膜的结构及性能进行表征.结果表明:共混比及成膜过程对共混膜的结构及性能有重要影响.当铸膜液浓度为12%,C-PAN/UHMW-PAN共混比为2∶3,凝胶浴温度为40℃,刮膜厚度为100μm时,共混膜的纯水通量为580L/(m~2·h),BSA截留率为99.99%.随添加剂浓度增加,交联膜大孔结构减少,海绵状孔结构增加,导致其纯水通量降低,BSA截留率增加,膜的结构可以通过上述因素进行结构调控.     

活性炭填充对聚砜超滤膜性能的影响

采用相转化法制备聚砜(PSF)超滤膜,通过正交实验确定了较优的制膜条件,并用活性炭填充制备了共混的聚砜超滤膜,考察了活性炭加入量对膜的水通量、牛血清白蛋白(BSA)截留率及孔隙率的影响,以及操作条件对填充膜性能的影响。结果表明,最优化制膜条件为:添加剂聚乙二醇(PEG-400)含量为8%,蒸发时间为60s,纯水作为凝固浴,在此条件下制得的膜水通量达到212.6L/(m2.h),BSA截留率为84.1%。活性炭填充对膜水通量和截留率有明显影响,在活性炭含量为0.5%～1.5%时,膜通量随操作压力增大而增大,而截留率变化不大。     

PVDF/HCEC共混微孔膜研究

采用S/L相转化法制备了PVDF/HCEC共混微孔膜。讨论了共混比、固含量、添加剂对膜性能的影响。结果表明,固含量为15%,w(PVDF)∶w(HCEC)=8∶2的无水LiCl为成孔剂时共混膜在0.1MPa下的纯水通量为157.88L.m-2.h-1,对卵清蛋白的截留率为91.38%。对共混膜的化学稳定性和抗蛋白质污染性与纯PVDF膜进行了对比测试,共混膜的耐酸、耐氧化性较纯PVDF膜好,耐碱性能较差。     

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%.     

N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂体系下醋酸纤维素/聚醚砜共混膜的制备与表征

为提高纯聚醚砜(PES)膜的亲水性和抗污染能力,以N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂(DMAc/LiCl)体系为溶剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)为添加剂,采用相转化法制备醋酸纤维素(CA)/聚醚砜(PES)共混膜.探讨和分析了成膜过程中的各种因素对膜纯水通量和BSA(牛血清蛋白)截留性能的影响.确定CA/PES共混膜的最佳铸膜条件为:聚醚砜质量分数18%,PVP K30的质量分数4%,醋酸纤维素质量分数3%,预蒸发时间为20s.对共混膜进行了SEM形貌结构、热稳定性、接触角测试、BSA抗污染性能和共混相容性分析表征.结果表明,DMAc/LiCl体系下制备的CA/PES共混膜亲水性和BSA抗污染性能高于纯PES膜,CA/PES共混体系为部分相容体系,CA/PES共混膜的高温热稳定性稍有下降.     

耐高温聚酰胺复合纳滤膜的染料脱盐性能研究

利用耐高温聚酰胺复合纳滤膜对偶氮染料酸性铬蓝K(ACBK)的含盐水溶液进行脱盐实验.研究了操作压力、盐水温度等对膜脱盐性能的影响,考察了复合膜在高温染料脱盐过程中的分离性能及热稳定性.结果表明,随着操作压力和温度上升,膜的通量都明显提高,对ACBK和NaCl的截留率则分别保持在100%和12%左右.在1.0MPa,80℃下复合膜可以高效地完成染料ACBK的脱盐净化.经过10d的高温染料脱盐实验,膜对染料的截留率基本不变,通量从260L/(m2·h)降低到约240L/(m2·h),经水冲洗后通量恢复到253L/(m2·h)左右.     

聚偏氟乙烯-g-聚乙二醇共混超滤膜的制备及抗蛋白质污染性能

在臭氧活化下通过自由基引发的聚合反应,合成聚乙二醇(PEG)接枝聚偏氟乙烯(PVDF)共聚物(PVDF-g-PEG),并与PVDF共混制备了超滤膜,探讨了PEG链长和相对含量对超滤膜相分离进程、理化性质及抗蛋白质污染性能的影响规律。研究结果表明,PEG链长增加,接枝率明显下降。随PVDF-g-PEG在共混膜中添加量增大,相转化延迟分相趋势加大,共混膜的孔隙率和亲水性及纯水通量显著提升。当膜内PVDF-g-PEG400含量大于20%后,共混膜对牛血清蛋白(BSA)的截留率仍能保持在94%以上,但BSA的静态吸附量低于20μg/cm~2。PVDF-g-PEG能显著降低超滤膜对BSA过滤过程中的不可逆污染指数和堵孔阻力系数,延缓BSA过滤通量衰减速率,表现出优异的抗蛋白质污染性能。PEG链长对膜面粗糙度影响较大,对超滤膜抗蛋白质污染的贡献更加突出。     

交联聚酰亚胺耐溶剂超滤膜的制备及性能研究

以商品聚酰亚胺(PI)为原料,采用相转化法和化学交联制备了交联聚酰亚胺耐溶剂超滤(SRUF)膜,分别考察了铸膜液中的PI浓度、空气蒸发时间、刮膜厚度等因素对SRUF膜分离性能的影响,分析了各个因素对膜微观结构的影响,表征了SRUF膜在交联前后化学结构的变化,并考察了膜的耐溶剂性能.结果表明,最优的制膜条件为PI质量分数20%,蒸发时间20s,刮膜厚度130μm,乙二胺交联时间5h,此时PI超滤膜的纯水通量可达790.5L/(m2·h),对牛血清蛋白(BSA)的截留率为84.6%.所制备的SRUF膜在DMF中浸泡60天后,截留率仅下降2%,在DMF、NMP、DMSO、THF中浸泡3个月后,膜面没有明显变化,说明该膜具有优异的耐有机溶剂性能.     

TiO2纳滤膜对重金属离子的截留性能

采用孔径为1.5 nm的TiO2纳滤膜,在压力0.4～0.8 MPa,pH值3～7的条件下,考察了膜对浓度范围为50～500 mg/L的Cu(NO3)2、Ni(NO3)2、ZnC12和CdC12四种单组份重金属溶液的截留性能.结果表明:除Cd2+外,膜对重金属离子的截留率随溶液浓度的增大先增大,当浓度达到200 mg/L后趋于稳定;升高压力膜的离子截留率会略有增加;当pH=6时,膜对Ni2+和Cd2+的截留率最低,而对Cu2+和Zn2+的截留率在pH=5～6时达到最高.TiO2膜对Cu2+、Ni2+、Zn2+和Cd2+的最高截留率分别可以达到96.9％、95.9％、92.5％和83.2％.     

磺化聚砜在聚醚砜膜亲水改性中的制备与表征

以聚醚砜(PES)和磺化聚砜(SPSf)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,聚乙二醇(PEG)为制孔剂,采用干湿法制备中空纤维超滤膜,研究了不同磺化度的SPSf及SPSf浓度对中空纤维共混膜的影响,通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜和孔径测试,分别研究了SPSf的化学结构、膜的形态和孔径分布。通过超滤膜性能的测试,探讨了共混膜性能的影响。结果表明,在磺化度10%,磺化聚砜质量分数4%时,超滤膜的水通量为450 L/(m2·h),对聚乙二醇-20000(PEG-20000)的截留率为95%;共混膜随温度的升高,共混膜的水通量降低,截留率几乎稳定不变;对牛血清蛋白(BSA)的通量衰减率为10.9%,通量恢复率为21%。     

PVC/ PVA共混膜的制备及性能研究

采用相转化法制备了聚氯乙烯/聚乙烯醇(PVC/PVA)共混膜,讨论了聚乙烯醇与聚氯乙烯的共混相容性,以及聚乙烯醇含量对共混膜透过性能、亲水性能及机械性能的影响.实验结果表明,聚氯乙烯/聚乙烯醇共混体系为部分相容体系;当铸膜液中聚合物质量分数为12%、聚合物中聚乙烯醇质量分数为10%时,共混膜亲水性较好,水通量可由160.3 L/(m~2·h)增大到298.5 L/(m~2·h),对牛血清蛋白的截留率为82.5%,同时膜的弹性和韧性明显增强;聚乙烯醇可以有效地改善聚氯乙烯超滤膜的亲水性和机械性能,是优良的聚氯乙烯膜共混改性材料.     

磺化聚砜/聚醚砜共混非对称纳滤膜的制备与性能表征

以相转化法制备了磺化聚砜(SPSF)/聚醚砜(PES)共混新型纳滤膜,并研究了磺化聚砜的磺化度以及聚醚砜/磺化聚砜的共混质量比对低分子量PEG的截留率和脱盐率性能的影响.结果表明:在操作压力为0.5MPa,料液温度为25℃下,当PES/磺化度10%SPSF共混比为6∶4时,SPSF/PES共混膜对PEG1000、PEG800和PEG600的截留率分别为99.8%、81.0%和57.8%,对硫酸钠、氯化钠的截留率分别为69.0%和23.5%,SPSF/PES共混膜的纯水通量为90.3L/(m2.h).     

聚醚砜基膜热稳定性对复合纳滤膜性能的影响

研究聚醚砜超滤基膜的热稳定性对界面聚合法制备复合纳滤膜性能的影响.加入TiO_2纳米粒子可显著改善超滤膜的热稳定性,并随着基膜中TiO_2的增加,超滤基膜的热稳定性也随之增加.基膜TiO_2含量增至8%时,纳滤膜的水通量从27 L/(m~2·h)逐渐增加到38 L/(m~2·h),对NaCl的截留率从48%增加到58%,而对MgSO_4的截留率保持不变.研究表明,提高微滤基膜的热稳定性有助于提高复合纳滤膜的水通量和截留率.     

聚醚砜/磺化聚砜/磺化聚醚砜共混疏松纳滤膜的制备及其染料/盐选择分离性能

含盐染料废水的有效分离一直是工业废水处理领域亟需解决的难题,制备高性能的疏松纳滤膜是解决这一问题的有效途径.以聚醚砜(PES)、磺化聚砜(SPSf)和磺化聚醚砜(SPES)为原料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,己二酸(AA)为添加剂配制铸膜液(固含量31%,质量分数),水为凝固浴,采用非溶剂致相分离(NIPS)法制备了PES/SPSf/SPES共混疏松纳滤膜.探究SPES添加量(0～20%,质量分数)对膜结构以及染料/盐分离性能的影响.结果表明,PES/SPSf/SPES共混体系为完全相容体系,制备的共混膜横截面为完全海绵体结构.当SPES添加量为10%时,所制备疏松纳滤膜(M10)的切割分子量为5 900,膜孔径为1.38 nm,纯水渗透率为605L/(m~2·h·MPa);共混膜对分散红74(DR74)和分散蓝79(DB79)的截留率均99%;共混膜持续处理DR74/Na_2SO_4混合溶液48 h,对DR74的截留率99%,对Na_2SO_4的截留率25%,表现出优异的染料截留性能和运行稳定性,实现了对分散染料/盐的选择性分离.     

PSf/SPES共混相容性及其对膜形态结构和性能的影响规律

针对聚砜(PSf)和磺化聚醚砜(SPES)聚合物共混体系相容性,首先通过混合焓法计算预测并用差示扫描量热法(DSC)进行了分析.结果表明,二者为部分相容体系,且相容性随共混比的增大呈下降趋势.此外,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用浸没沉淀相转化法制备出PSf/SPES共混平板超滤膜,系统研究了共混相容性对膜形态结构及性能的影响规律.结果表明,当PSf/SPES共混比小于90/10(质量比)时,聚合物共混具有较好的相容性,所制备共混膜的断面为梯度分布的海绵网络孔结构,且亲水性、表面孔孔径、孔隙率和纯水通量等均随着共混比的增大而增大.其中,当PSf/SPES=92/8时,膜的纯水通量达到1 397L/(m2·h),对牛血清蛋白(BSA)截留率为85%.随着PSf/SPES共混比进一步增加,共混体系相容性变差,膜的断面出现指状孔结构,BSA截留率显著下降.     

聚乙烯吡咯烷酮含量对聚偏氟乙烯/聚醚砜共混膜性能和结构的影响

采用二甲基乙酰胺为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP K90)为致孔性添加荆,研究了PVP的浓度对聚偏氟乙烯/聚醚砜(PVDF/PES)共混膜的收缩率、纯水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率和膜结构的影响.在PVP含量为5%时,共混膜的收缩率最低,水通量取得极大值,截留率有一极小值.     

γ-Al_2O_3膜对单组分无机盐溶液的截留性能

采用孔径约为3 nm的γ-Al2O3中孔膜,在pH 4~10,压力0.4~1.0 MPa,对浓度范围为0.005~0.1 mol/L的四种单组份无机盐溶液(NaCl、CaCl2、Na2SO4和MgCl2)进行截留性能考察.研究结果表明:膜对离子截留率的大小取决于离子所带的电荷大小.按从大到小的顺序:MgCl2CaCl2NaClNa2SO4,膜的截留率逐渐降低.膜对离子的截留率随盐溶液浓度的增大而降低,随操作压力的升高而增大.在pH=5,压力为0.5 MPa,浓度为0.003 mol/L时,膜对Mg2+和Ca2+的截留率分别达到85%和87.4%.有希望用于水的软化过程.     

γ-Al2O3多孔膜的分离性能

通过改变操作压力、流速、浓度、温度、pH考察以MgSO4·7H2O为溶质,用H3PO4调节溶液pH,用溶胶凝胶法自制的管式γ-Al2O3纳米孔膜的性能.结果发现,操作压力对膜通量和截留率的影响显著,当压力由0.1 MPa升至0.3 MPa时,膜的渗透通量提高了75%,截留率提高了80%;同时温度及pH对也分别对渗透通量和截留率有较为显著的影响,特别是当pH从5.5降至3时,截留率提高了61%,认为酸性环境下有利于该膜对金属阳离子的脱除.     

纳米硅酸钙修饰膜的构建与油水分离性能研究

为了赋予聚丙烯微孔膜(MPPM)油水分离能力,采用仿生矿化技术在膜表面构建了纳米硅酸钙涂层。通过红外光谱、扫描电镜和能谱对矿化膜进行表征,发现矿化后膜表面形态并未发生明显变化,仅在膜表面覆盖了一层分布均匀的纳米硅酸钙颗粒。静态水接触角、水下油接触角及纯水通量研究结果显示,矿化膜具有优异的亲水性及水下疏油性,透水能力强,在0.10MPa跨膜压力下,水通量高达6043L/(m~2·h)。油水分离结果表明,矿化膜能有效分离油水混合物和油水乳液,在0.10MPa跨膜压力下,油水乳液水通量高达3201L/(m~2·h),油截留率可保持在99.98%以上,且膜表面的油污容易用水冲洗除去。     

己二酸调控聚醚砜/磺化聚砜致密超滤膜结构及染料/盐选择分离性能

以聚醚砜(PES)和亲水性磺化聚砜(SPSf)为原料进行共混,以己二酸为致孔剂,采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备PES/SPSf致密超滤膜(UF),重点考察铸膜液中己二酸含量对PES/SPSf共混膜结构和性能的影响规律.结果表明,随着铸膜液中己二酸含量增加,铸膜液黏度逐渐增加,膜断面结构逐渐由指状孔转变为海绵体结构.当己二酸添加质量分数为11%以及聚合物质量分数为31%(PES/SPSf=84/16)时,所制备共混膜断面为完全的海绵体结构.该膜切割分子量(MWCO)约为7 250,平均孔径约为1.81 nm,纯水通量为144 L/(m~2·h)(操作压力0.2 MPa).共混膜处理刚果红(CR)与Na_2SO_4混合液时,对刚果红截留率保持在100%,Na_2SO_4截留率25%,显示出优异的染料和盐选择分离性和稳定性.处理靛蓝磺酸钠(IC)/CR/Na_2SO_4三元体系时,其染料截留率分别为93.1%和100%,同样表现出优异的染料和盐选择分离性和稳定性.