EPS/MWCNT/PVDF抗污染性膜的制备及性能研究

聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料性能极佳且应用广泛,但它的强疏水性和易污染性使其应用和发展受到限制.本实验以活性污泥胞外聚合物(EPS)溶液为凝胶浴,以亲水性聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP)、多壁碳纳米管(MWCNT)为添加剂来制备改性膜,并研究其性能。结果如下:改性膜纯水通量高,对腐殖酸的截留率在70%以上,高于纯膜(54.3%),不可逆污染在35%以下,且通量恢复率较高,各项性能优于原膜。     

聚间苯二甲酰间苯二胺平板膜的制备及其性能研究

以聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）为制膜原料,氯化锂（LiCl）、聚乙二醇（PEG-400）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为添加剂,通过非溶剂诱导相转化法制备了PMIA平板膜,系统考察了聚合物浓度、添加剂种类和含量对PMIA膜结构和性能的影响。结果表明,聚合物浓度和LiCl含量增加,铸膜液黏度增大,导致膜孔径减小,纯水通量降低。而PEG含量的增加,使得聚合物链呈现舒展状态,膜孔径增大,纯水通量升高,亲水性增强。随着PVP含量的增加,膜的纯水通量先升高后降低,膜的亲水性变差。当PMIA的质量分数为9%,LiCl的质量分数为2.8%,PVP的质量分数为1.2%时,膜的纯水通量高达1421.55 L·m^-2·h^-1·bar^-1,对牛血清蛋白（BSA）的截留率为80%,展现出较高的渗透性,为制备高性能膜材料提供了新的思路。     

聚间苯二甲酰间苯二胺平板膜的制备及其性能研究

以聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）为制膜原料,氯化锂（LiCl）、聚乙二醇（PEG-400）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为添加剂,通过非溶剂诱导相转化法制备了PMIA平板膜,系统考察了聚合物浓度、添加剂种类和含量对PMIA膜结构和性能的影响。结果表明,聚合物浓度和LiCl含量增加,铸膜液黏度增大,导致膜孔径减小,纯水通量降低。而PEG含量的增加,使得聚合物链呈现舒展状态,膜孔径增大,纯水通量升高,亲水性增强。随着PVP含量的增加,膜的纯水通量先升高后降低,膜的亲水性变差。当PMIA的质量分数为9%,LiCl的质量分数为2.8%,PVP的质量分数为1.2%时,膜的纯水通量高达1421.55 L·m^-2·h^-1·bar^-1,对牛血清蛋白（BSA）的截留率为80%,展现出较高的渗透性,为制备高性能膜材料提供了新的思路。     

聚砜/纳米TiO_2有机-无机复合超滤膜及其性能

用阴离子表面活性剂改性的纳米TiO_2,加入到聚砜铸膜液中,采用相转化法制备了纳米TiO_2分散均匀的聚砜/TiO_2复合超滤膜.通过测定纯水通量、对牛血清蛋白的截留率、水接触角、黏度,抗污染性,机械强度及处理模拟含油乳化废水等实验,研究了不同TiO_2加入量对膜的超滤性能和力学性能的影响.结果表明,当纳米TiO_2的加入量为2%时,膜的性能得到了明显的改善,纯水通量提高了69%,同时膜的抗压强度和断裂强度也分别提高了50%和26.7%,并且膜的亲水性也明显增强,水接触角由72.1°降低到41.4°,膜的抗污染性明显增强,对含油乳化废水实验中,实现了出油率和渗透通量同时提高.但进一步增加TiO_2的浓度(3%以上)膜的机械强度、亲水性和超滤性能反而下降.因此在聚砜膜中适量地添加纳米TiO_2粒子,可明显改善膜的亲水性和力学性能,提高膜的通量,增强膜的抗污染能力,从而拓宽了膜的应用领域.     

添加剂共混CA正渗透膜的制备及抗污染性研究

分别以ZnCl_2、乳酸、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,利用相转化法对醋酸纤维素(CA)正渗透膜进行共混改性。通过扫描电镜(SEM)表征、水通量和截盐率及污染物牛血清蛋白(BSA)与膜之间粘附力的测定等手段研究了添加剂种类及含量对正渗透膜结构、分离性能及抗污染性能的影响。结果表明:3种添加剂对CA膜的分离性能及抗污染性能均有明显提高,其中ZnCl_2含量为2%时,膜性能最佳,其纯水通量达到15.7 L/(m~2·h),截盐率达到99.99%,通量恢复率为96.5%。随着添加剂含量的增加,膜的亲水性增大,纯水通量先增大后减小,但截盐率则因添加剂种类的不同,没有统一的变化趋势。     

阳离子聚丙烯酰胺改性聚乙烯醇纳滤膜的研究

采用阳离子聚丙烯酰胺与不同型号聚乙烯醇共混,采用溶液涂覆法在聚砜超滤膜上制备了共混改性聚乙烯醇纳滤膜,通过测试纯水通量、无机盐和小分子有机物的脱除率研究了膜片的分离性能,通过接触角实验表征了膜的表面亲水性,通过扫描电镜观察膜的结构。实验结果表明,共混改性聚乙烯醇纳滤膜片相比未改性聚乙烯醇纳滤膜,在膜性能上有显著提高,具有适中纯水水通量,测试为130 L/(m2·h),有较好的选择性分离能力,对Na2SO4的截留率为71%,对NaCl的截留率为23%,对PEG600的截留率为75%;通过加入阳离子聚丙烯酰胺,在纳滤膜表面引入季铵盐阳离子基团,增加了膜片的亲水性和选择性。     

PVDF-TiO2复合中空纤维膜的制备与表征

将纳米二氧化钛(TiO₂)粒子与4类制膜添加剂复配处理,采用相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)-TiO₂复合中空纤维膜,讨论了纳米TiO₂粒子对复合膜结构和性能的影响。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱分析、热重分析、拉伸试验、接触角测定和超滤实验分别表征了复合膜的微观孔结构、晶相结构和复合均匀性、热稳定性、机械性能、亲水性、超滤性能以及抗污染性能。结果表明：通过添加TiO₂粒子复配添加剂,复合膜的性能得到有效改善。复配添加剂中w(TiO₂)为2%(占PVDF固含量的质量分数)时,纯水通量由348 L/(m²·h)提高至377 L/(m²·h),牛血清蛋白截留率由68%提高至90%,断裂强度和抗污染性能提高,复合膜综合性能优异。     

铸膜液中聚甲基丙烯酸甲酯含量对聚偏氟乙烯膜的影响

为深入研究铸膜液中聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)含量对聚偏氟乙烯(PVDF)膜的影响,文中配制不同PMMA含量的铸膜液,通过溶液相转化法制备PVDF平板膜,采用扫描电镜、原子力显微镜和接触角测定仪、孔径分析仪、纯水通量测定仪对膜形貌和膜性能进行分析.结果表明,随铸膜液中PMMA含量增加,膜的孔径减小,膜表面的粗糙程度降低,膜的抗污染性能增强,当PMMA含量为1 wt％时,膜通量达到最大值,膜性能最佳.     

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。     

聚砜/纳米TiO2有机-无机复合超滤膜的制备与表征

用阴离子表面活性剂改性的纳米TiO2,加入到聚砜铸膜液中,采用相转化法制备了分散均匀的聚砜/ TiO2复合超滤膜.通过测定纯水通量、对牛血清蛋白的截留率、水接触角、粘度、抗污染性、机械强度等实验,研究了不同TiO2加入量对膜的超滤性能和力学性能的影响.并在扫描电镜下观察了膜的表面与断面形态,测定了膜的孔密度、孔隙率、孔径及其分布,从而考察了添加纳米TiO2对膜微观结构的影响.结果表明,当纳米TiO2的加入量为2%(wt)时,膜的孔隙率增大,平均孔径减小;同时膜的性能得到了明显的改善,纯水通量提高了69%,同时膜的抗压强度和断裂强度也分别提高了50%和26.7%,并且膜的亲水性也明显增强,水接触角由72.1度降低到41.4度,从而使膜的抗污染性明显改善.但进一步增加TiO2的浓度(3%(wt)以上),膜的机械强度、亲水性和超滤性能反而下降.因此在聚砜膜中适量地添加纳米TiO2粒子,可明显改善膜的亲水性和力学性能,提高膜的通量,增强膜的抗污染能力,从而拓宽了膜的应用领域.     

聚砜中空纤维膜的制备及其结构与性能研究

以低分子量聚乙二醇(PEG)为添加剂,二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,采用纺丝及浸没沉淀相转化法制备了聚砜(PSU)中空纤维膜,考察了PEG含量和空气间隙对膜结构及性能的影响。实验结果表明,随着PEG含量的增加,PSU铸膜溶液的黏度增大,所得膜结构从指状孔向海绵孔转变,膜变得致密,膜的孔隙率和纯水通量降低,牛血清白蛋白(BSA)截留率和拉伸强度提高;但当PEG含量继续增加时,尽管孔隙率继续下降,但膜截面孔径增大,膜的纯水通量反而有所回升,相应的BSA截留率下降。当空气间隙较短时,膜的结构基本没有变化,但当空气间隙达到7 cm时,膜截面出现指状孔,膜变得相对疏松;随空气间隙的增加,膜的纯水通量上升,BSA截留率总体下降。当PEG与DMAc的质量比为35/45,空气间隙为5 cm时,膜的综合性能最好,其纯水通量为129.0 L/(m2·h),BSA截留率为96.8%,孔隙率为75.5%,拉伸强度为5.01 MPa。     

添加剂对聚醚砜酮超滤膜结构和性能的影响

在杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)铸膜液中,分别添加磺化聚醚砜酮(SPPESK)、聚乙二醇(PEG)、有机小分子和无机盐添加剂,采用相转化法制备了聚醚砜酮超滤膜,并通过扫描电镜和超滤性能测试考察了不同添加剂对超滤膜结构和性能的影响。结果表明,SPPESK的加入提高了膜的亲水性和孔隙率,使膜的渗透性显著提高。有机高分子添加剂PEG的加入,使膜亚层指状孔结构向海绵状孔结构转变。改善了孔道的连通性,提高了膜的亲水性和孔隙率,使膜的纯水通量增加而截留率略有下降。含有羟基的醇类和酸类小分子添加剂有助于纯水通量的提高。无机盐添加剂起到成孔和增溶聚合物的作用。在保持截留率相对较高的条件下,LiCl和ZnCl2可以提高膜的纯水通量。FeCl2在成膜过程中发生水解氧化,部分铁均匀分布在膜三维空间中,与聚合物相互作用,改善膜的结构和性能。     

聚四氟乙烯中空纤维膜的多巴胺自聚表面改性及性能研究

通过多巴胺的自聚附着行为,对聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜进行亲水改性。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)和接触角(CA)对膜改性前后的表面形貌、化学组成和亲水性进行了表征。研究了改性条件对膜纯水通量的影响,并以牛血清蛋白(BSA)溶液为污染物考察了改性前后膜的抗污染性能。结果表明,多巴胺被成功引入PTFE膜表面,改性12 h时膜表面的F元素含量降低2.14%,O元素含量增加3.06%。膜的亲水性得到显著改善,水接触角由改性前的110°降低至改性后的80°。改性8 h时,纯水通量达原膜通量的1.5倍。改性前后膜孔径变化不大,但改性后的PTFE膜具有更好的抗污染性能,清水清洗后的通量恢复率在90%以上。     

聚醚砜质量分数对聚偏氟乙烯/聚醚砜共混膜性能和结构的影响

用与聚醚砜共混的方法来改善聚偏氟乙烯膜的抗收缩性能,以二甲基乙酰胺作溶剂,聚乙烯吡咯烷酮为添加剂,研究了聚醚砜(PES)质量分数对聚偏氟乙烯/聚醚砜共混膜的收缩率、水通量、截留率及形态结构的影响。聚醚砜的加入可以有效地降低共混膜的收缩率,在w(PES)=1.5%时,共混膜的水通量取得极大值,截留率取得极小值。     

m-ZrO_2/PVDF共混膜的制备及性能研究

针对PVDF膜在应用中亲水性差、易污染的缺陷,以小粒径的单斜相纳米Zr O2作添加剂,制备了1种新型m-Zr O2/PVDF共混膜,用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对该膜进行了物相及化学基团分析,用发射场扫描电镜(FSEM)观察表征了该膜表面与断面结构,并研究了m-Zr O2纳米颗粒质量分数在0~1%时,该膜的亲水接触角、纯水通量、截留率及通量恢复率等关键膜性能指标的变化情况。结果表明,m-Zr O2纳米颗粒的适宜加入量为质量分数0.75%,这可使PVDF膜的纯水通量、BSA过滤通量及纯水通量恢复率均提高约30%。     

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。     

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。     

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。     

聚砜中空纤维超滤膜制备及性能

以聚砜(PSU)为成膜聚合物,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为成孔添加剂,二甲基乙酰胺为溶剂,采用干–湿法纺丝工艺和浸没沉淀相转化法制备了PSU中空纤维膜,研究了添加剂含量、凝固浴温度、干纺程对中空纤维膜结构与性能的影响。结果表明,随着添加剂PVP含量的增大,在PSU中空纤维膜表皮层形成贯通膜孔,皮层变薄,孔径变大,指状孔发达,水通量提高,截留率下降;凝固浴温度升高对膜水通量起到一定的抑制作用,凝固浴温度为30℃时,制得的膜具有较高的水通量和卵清蛋白截留率,以及较高的孔隙率;干纺程的大小对膜性能有重要影响,当干纺程为11 cm时,膜纯水通量为200 L/(m~2·h),截留率为90%,综合性能较好。     

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%。