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。     

共混β-环糊精改性PVDF膜的制备及性能

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂、聚乙二醇20000 (PEG 20000)和聚乙烯吡咯烷酮K30 (PVP K30)为致孔剂,以β-环糊精(β-CD)为添加剂进行共混改性,采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备了β-CD共混改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜。考察了β-CD添加量对改性膜微观形貌、渗透性能和截留性能、亲水性和抗污染性能的影响。结果表明,添加β-CD后改性膜表面开孔数量及孔径增加,膜截面皮层变薄,亚层发展出小指状孔,贯通的大指状孔数量降低,指状孔壁上出现更为疏松的大孔结构。添加β-CD后改性PVDF膜的纯水通量和牛血清蛋白(BSA)截留率均大幅提高,其中β-CD添加量为4%时改性膜的综合性能最佳,其纯水通量为1 848 L/(m²·h·bar),BSA截留率为90.43%。添加β-CD后改性膜动态水接触角下降为0°的时间减少,说明其内在湿润性增强。改性膜在渗透性能和分离性能提高的同时保持了较好的抗污染性能,所有膜的通量恢复率均达到98%以上。     

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%。     

亲水化改性PVDF超滤膜的抗污染特性研究

以不同通量的自制亲水化纳米SiO2改性PVDF超滤膜(PS)和聚乙烯醇改性PVDF超滤膜(PA),对城市污水二级出水(EfOM)和牛血清蛋白(BSA)水溶液进行了过滤试验,通过对比未添加改性剂的PVDF超滤膜,考察通量衰减率、膜污染阻力构成、通量恢复率等指标,分析水质与膜材料间的相互关系对超滤膜抗污染能力的影响.结果表明,在BSA料液中,3种通量下,低通量的膜抗污染能力好于高通量膜.20 min内PA膜表现出最低的膜通量衰减,而P膜在过滤初期通量就急剧下降.在EfOM料液中,各通量下,P膜通量衰减严重且产生了不可逆的堵孔阻力,亲水化改性后膜通量衰减率降低,稳态通量高,膜污染阻力主要来自于浓差极化和滤饼层阻力,其中PS膜通量下降率最低,而PA膜清洗后通量易恢复.     

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°。     

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。     

多巴胺及KH-561改性PVDF超滤膜的制备及性能

采用聚多巴胺与亲水物质前驱体同步水解的方法,在膜表面生成杂化涂层,通过调整3-(2,3-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷(KH-561)与多巴胺的配比,制备了PVDF超滤改性膜。测试了杂化涂层对改性膜的表面形貌、亲水性、纯水通量、截留率等性能的影响。结果表明,杂化涂层不仅提高了改性膜的表面亲水能力,也改善了膜内部孔道的亲水性,PVDF改性膜的水接触角降至37.8°。膜水通量达到174 L/(m²·h),蛋白截留率达90%以上。杂化涂层在膜表面形成一层水膜,使膜具有良好的抗污染性能,改性膜的衰减系数最低可达0.19。     

聚砜超滤膜的表面改性技术研究

研究了PSF超滤膜的优化改性工况,考察了投加TiO_2、SDBS、APS含量和pH对PSF超滤膜改性的影响。结果表明,PSF超滤膜的优化改性工况,TiO_2、APS、SDBS的质量浓度分别为0.40、0.80、5 g/L,pH为2.0。改性膜与原膜相比,其接触角由65.23°降至50.21°,截留率由53.20%升至84.31%,通量衰减率由75.32%降至44.51%,纯水通量恢复率由40.37%升至64.53%。纯水通量由594.5 L/(m~2·h)降至501.4 L/(m~2·h)。膜的亲水性、截留率和抗污染性能等指标均有明显改善,而聚苯胺复合层的加入使得传输阻力增加而导致纯水通量略有降低。     

PVDF/PVA亲水化改性超滤膜的制备及表征

采用聚乙烯醇(PVA)对PVDF超滤膜进行亲水化改性,研究不同PVDF/PVA优化配比(wt/wt)对共混超滤膜结构和的性能影响。结果表明,当PVDF/PVA配比为8/2时,纯水通量最大,为1542.3 L/m2·h,截留率最小,为56.30%,平均孔径为67.75 nm,孔隙率为78.61%,膜的接触角为41.68°,此时超滤膜的性能最好,膜表面多孔。     

多壁碳纳米管改性正渗透膜及抗污染性能分析

将多壁碳纳米管(MWCNTs)和醋酸纤维素(CA)进行物理共混改性,利用相转化法制备MWCNTs改性正渗透膜,通过扫描电子显微镜和傅立叶红外分光光度计的表征、水通量和反向盐通量的测定等方法考察了MWCNTs添加量对膜结构及性能的影响,并采用耗散型石英晶体微天平探讨了高盐条件下海藻酸钠(SA)在不同含量MWCNTs改性膜表面的吸附行为及吸附层结构特征。结果表明,添加适量MWCNTs能使膜的渗透性能和抗污染性能明显提高。当MWCNTs的质量分数为0.5%时,膜性能最佳,其纯水通量为14.5 L/(m~2·h),反向盐通量为8.54 g/(m~2·h)。在一定范围内,随着MWCNTs的含量增加,膜表面对SA的吸附速率和吸附量降低,形成的吸附层更为疏松。     

温敏性抗污染纳滤膜的制备及性能表征

膜污染是制约纳滤膜发展应用的关键问题之一,表面改性是提高纳滤膜抗污染性能的有效途径。利用溶液浸涂工艺,将具有合适低临界温度(LCST)值和亲水性的温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)类功能材料涂覆于聚酰胺纳滤膜表面对其进行修饰,制备出一种温敏性抗污染纳滤膜。测试结果表明,改性后的纳滤膜抗污染性能明显提高,死端过滤试验持续运行32h,通量衰减率只有8.7%,通量恢复率可达98.4%。     

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。     

基于硅烷偶联剂表面改性制备Al_2O_3/PVDF杂化膜

采用硅烷偶联剂(2-氰乙基)三乙氧基硅烷对纳米Al_2O_3粒子进行表面改性,利用热致相变法制备了改性Al_2O_3/PVDF有机无机杂化膜,研究了改性Al_2O_3的添加量对杂化膜性能的影响。经(2-氰乙基)三乙氧基硅烷改性后,纳米Al_2O_3粒子的团聚减少,改性后纳米Al_2O_3的平均最小粒径为52.23nm。与纯PVDF膜比较,改性纳米Al_2O_3的添加改善了PVDF膜的形貌结构,改性Al_2O_3/PVDF杂化膜形成的球晶明显增加,球晶的密度尺寸缩小,杂化膜中形成了大量连通的界面孔,膜的孔隙率升高,改善了PVDF膜的力学性能和亲水性,提高了截留率。当纳米粒子添加量达到5%时,膜的截留率提高了7.2%,膜的纯水通量达到了593.95L/(m~2·h),膜强度达到5.0MPa。     

羧基功能化石墨烯/聚偏氟乙烯混合基质超滤膜的制备及性能

以石墨烯/聚偏氟乙烯(PVDF)杂化超滤膜为研究对象,针对氧化石墨烯(GO)与PVDF相容性差且分散不均存在界面缺陷的问题。从GO表面官能团设计出发,采用羧基化方法对GO进行功能化处理得到羧基化氧化石墨烯(GO-COOH,GC)。通过浸没沉淀相转化技术制备了GO/PVDF和GC/PVDF混合基质超滤膜,对比探讨了两种超滤膜的性能(纯水通量、截留率、耐污染性能、机械性能及亲水性)。结果表明,当添加量为2.5wt%时,GC/PVDF超滤膜的纯水通量为GO/PVDF体系的1.5倍,接触角降低了13.9%,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了1.3倍和1.1倍。GC/PVDF超滤膜的综合性能较好,膜的浓差极化阻力、可逆污染阻力、膜自身的阻力及过滤BSA溶液的阻力均较小,混合基质超滤膜的性能由GC的亲水性和相容性共同决定。     

聚偏氟乙烯表面亲水改性膜的制备

以聚丙烯酸(AA)为改性单体、过氧化二苯甲酰(BPO)为引发剂,采用超声辅助和表面改性的方法制备聚偏氟乙烯(PVDF)亲水膜,通过改变AA浓度、BPO用量、预反应及反应时间,得到不同性能的PVDF亲水膜,并对亲水膜进行了表面形貌表征、红外表征以及纯水通量测试。结果表明:随着AA浓度、BPO用量的增加以及预反应及反应时间的延长,亲水膜的水通量均呈先提高后降低的趋势;得到的最佳制备条件为AA浓度50%、BPO用量0.8 g、预反应时间3 h、反应时间1 h,此时膜的亲水性最好,纯水通量达到66.3 L/(m~2·h)。     

氧化石墨烯改性PMIA膜的制备及性能研究

通过氧化石墨烯(GO)改性聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)膜,制备出复合纳滤膜,测试了不同GO含量对膜的各种性能和结构的作用;分别通过扫描电镜、接触角、ζ电位仪测定膜的亲水性、表面性能、结构,并以牛血清蛋白测试其抗污染性。结果表明,PMIA/GO膜的内部会出现较大的指状孔结构,而未改性PMIA膜内无指状孔;PMIA/GO复合膜相比与未改性的PMIA膜其具有更高的电负性和亲水性。当操作压力为0.7 MPa、当加入的GO的质量分数为0.3%的时,膜具有145 L/(m2·h)的纯水通量,比纯PMIA膜的纯水通量提高约2.6倍。在PMIA/GO复合纳滤膜具有优异的抗污染能力。     

UiO-66-NH2与季铵盐协同改性正渗透膜及其对染料废水分离性能

为了提高正渗透(FO)膜对染料的分离与抗污染性能，采用共混相转化法将聚对氯甲基苯乙烯(PCMS)引入聚偏氟乙烯(PVDF)多孔支撑底膜中，经UiO-66-NH₂与PCMS上的氯甲基的亲核取代反应，使UiO-66-NH₂均匀地固定在膜表面，进一步通过改进的界面聚合工艺即在其水相溶液中添加苯基三甲基氯化铵(TMPAC)，制备同时具有高渗透性能和抗污染性的FO复合膜。对支撑底膜和FO膜的结构和性能进行分析表征，并通过FO装置测试FO膜渗透分离和抗污染性能。结果表明，UiO-66-NH₂的引入有效提升了FO膜的亲水性、荷电性及渗透性能，界面聚合工艺中季铵盐的加入极大提升了FO膜的分离和抗污染性能。改性后的FO膜(M2-T)纯水通量可达到22.4 L·m^-2·h^-1，对染料废水中罗丹明6G和橙黄G的截留率可达97.82%和99.84%，经过6 h的罗丹明6G运行后，归一化通量衰减率仅为10.18%，纯水通量恢复率仍有95.66%。     

掺杂石墨相氮化碳高通量芳香聚酰胺超滤膜制备

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为膜材料,石墨相氮化碳(g-C3N4)为添加剂,通过相转化法制备了PMIA/g-C3N4超滤膜。分别探讨了不同添加量的g-C3N4对超滤膜的水通量、分子截留性能等影响。结果表明,与不含gC3N4的超滤膜相比,改性后的超滤膜的结构和性能发生了显著变化,添加一定比例的g-C3N4纳米粒子可以有效增加膜的通量和亲水性,但过量的添加会影响膜的分离性能。研究发现,当添加的g-C3N4的量相对于PMIA的质量分数为5%时,膜的整体性能最佳,此添加量的膜的纯水通量达到了542 L/(m^2·h),截留分子量Mm为133.3×10^3,表面纯水接触角为48.36°,孔隙率为67.10%,裂解温度为360℃。     

基于聚电解质调控的多功能层复合纳滤膜的研究

研究利用改性的聚丙烯腈(hPAN)超滤膜为基膜,采用聚二烯二甲基氯化铵(PDDA)和聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS),通过层层自组装(LBL)法在hPAN膜表面吸附沉积生成聚电解质层,然后使用间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)通过界面聚合(IP)法生成1层聚酰胺(PA)层,从而制得具有多功能层的(PDDA-PSS)n-PA复合纳滤膜。结果表明,膜面电位和接触角的变化特征,证实了聚电解质调控膜性能的有效性。在0.8 MPa的过滤条件下,(PDDA-PSS)2.5-PA复合纳滤膜对无机盐的截留性能为:Na2SO4 Mg SO4 Mg Cl2 NaCl,纯水通量为29.72 L/(m2·h),而通过IP法制备的PA复合纳滤膜对4种无机盐的截留率和纯水通量(16.27 L/(m2·h))均低于(PDDA-PSS)2.5-PA膜。且(PDDA-PSS)2.5-PA也具有良好的抗污染特性。     

铸膜条件对相转化法制备PVDF微滤膜性能的影响

研究了浸没沉淀相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜过程中挥发时间、凝胶浴温度、铸膜厚度和铸膜速度对成膜的形态结构、孔隙率、过滤性能以及污染性能的影响。结果表明,随挥发时间延长,成膜孔隙率变小,纯水通量先增加后减小,以10 s为挥发时间制得的膜抗污染性能最强;随凝胶浴温度的升高,孔隙率、纯水通量及抗污染性能先增大后减小,在45℃成膜污染速率最低;随铸膜厚度的增加,纯水通量逐渐减小,孔隙率呈现先增加后减小的规律,且铸膜厚度为0.25 mm时成膜抗污染性能最好。