PTFE/CaCO3杂化中空纤维膜制备及其界面孔研究

以聚乙烯醇(PVA)和硼酸(H3 BO3)的凝胶体为纺丝载体,由聚四氟乙烯(PTFE)分散乳液通过凝胶纺丝法制备PTFE/PVA初生中空纤维,经烧结去除载体,得到聚四氟乙烯中空纤维膜.通过在成膜体系中引入纳米无机粒子碳酸钙(CaCO3),经后拉伸得到具有界面微孔结构的PTFE/CaCO3杂化中空纤维膜.研究了PVA和H3 BO3的络合机理,并讨论了CaCO3对杂化中空纤维膜性能及结构的影响.通过对膜的表面形貌观察表明所得PTFE中空纤维膜是一种均质膜,形成的界面微孔结构不同于PTFE双向拉伸产生的纤维-结点状裂隙孔结构,界面微孔的数量和孔径随着后拉伸倍数的增加呈增大的趋势.     

聚全氟乙丙烯中空纤维膜制备及其膜蒸馏过程*

以聚全氟乙丙烯(FEP)为成膜聚合物, 采用熔融纺丝-拉伸法制备FEP中空纤维膜, 研究了后拉伸倍数对FEP中空纤维膜结构与性能的影响。结果表明, 初生FEP中空纤维膜结构较为致密, 拉伸后出现微孔结构。随着拉伸倍数的提高膜的孔隙率和氮气通量明显增大, 而液体渗透压(LEP)有所降低。将所得FEP中空纤维膜用于减压膜蒸馏(VMD)研究, 并将其与常规熔融纺丝-拉伸法聚丙烯(PP)中空纤维膜比较。结果表明, 所得FEP中空纤维膜的疏水性能、液体渗透压力和力学强度均优于PP中空纤维膜。较强的疏水性能使其稳定运行而不被液体渗透, 脱盐率稳定在99%以上。同时, FEP中空纤维膜具有较大的内径(0.74 mm), 在保证较高脱盐率前提下可采用内压式减压膜蒸馏, 且真空膜蒸馏通量随着进料温度的升高显著增高。     

聚四氟乙烯中空纤维膜的制备

通过聚四氟乙烯(PTFE)树脂糊料挤出和拉伸烧结成型方法,制备PTFE中空纤维膜.考察了拉伸倍数、温度和速度等拉伸工艺和烧结工艺对PTFE中空纤维膜的结构和性能的影响.实验结果表明,制膜参数中,随着拉伸倍数和温度的增加,平均孔径和孔隙率增加,泡点降低;随拉伸速度增大,膜平均孔径变小,泡点增加,拉伸速度对孔隙率的影响则呈现无规律变化;烧结可提高PTFE中空纤维膜的强度,孔径和孔隙率增加.PTFE中空纤维膜具有明显的非对称结构.     

PU/PVDF共混中空纤维膜结构与性能

采用熔体纺丝后拉伸的方法制备了聚氨酯(PU)/聚偏氟乙烯(PVDF)共混中空纤维膜,研究了拉伸对共混膜形态结构的影响,通过测定水通量随透膜压力的变化讨论了PU/PVDF共混中空纤维膜的压力响应性能,并对不同拉伸倍数所得膜压力响应性能差异进行了研究.结果表明,拉伸过程增大了聚合物间界面微孔的通透性,有效地提高了膜的水通量;且随拉伸倍数的提高,PU/PVDF共混中空纤维膜界面微孔的回复性有所提高.     

二氧化硅填充聚氯乙烯杂化膜研究

在聚氯乙烯(PVC)纺丝液中适度加入二氧化硅(SiO2)无机粒子,以溶液相转化法制得PVG-SiO2杂化纤维膜.观察纤维膜的形貌,分析讨论SiO2含量和喷丝头拉伸比,对于产生界面微孔的作用及其与膜结构和性能的关系.结果表明,适量SiO2的加入,既可提高PVC纺丝液的稳定性,又使纤维膜产生界面微孔;在喷丝头拉伸比为2:1,SiO2含量为45%时,纤维膜中可产生较为明显的界面微孔结构,从而有效地提高其通透性.     

PAN初生纤维拉伸性能试验研究

为了提高聚丙烯腈(PAN)初生纤维的可拉伸性能,将溶液纺丝得到的初生纤维进行不同时间的恒温干燥处理,研究其拉伸性能随干燥时间的变化规律。结果表明,干燥处理可以大幅度提升PAN初生纤维的力学性能,其拉伸强力可达10.3cN,断裂伸长可达263.5%;随着干燥时间的延长,纤维的可拉伸性能增强,经过10h干燥后的初生纤维具有最佳可牵伸性能;而拉伸速率的提高可以有效促进未干燥初生纤维的拉伸变形,而对干燥处理后纤维的拉伸性能的影响不大。用SEM观察纤维断裂形貌发现,PAN纤维的致密性随牵伸比的增加而提高。     

超滤/微滤膜的结构控制与性能

膜材料是膜技术的核心,膜材料制备过程中的结构控制对膜性能起着决定性的作用.首先简要介绍了近年来国内外UF/MF膜技术与产业的现状,在此基础上综述了研究组近年来在TIPS法制备聚乙烯(PE)中空纤维微孔膜、双向拉伸法制备聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜、熔融-纺丝法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜、溶液相转化法制备PVDF超滤膜的膜结构控制和表面改性方面取得的研究进展.     

TIPS法iPP中空纤维膜的拉伸性能研究

通过熔融共混等规聚丙烯(iPP)/邻苯二甲酸二丁酯(DBP)/邻苯二甲酸二辛酯(DOP)体系,采用热致相分离法(TIPS)制备iPP中空纤维膜,且在不同的拉伸温度及拉伸比下对中空纤维膜进行拉伸研究.对膜结构与透过性能进行了表征.采用环境扫描电子显微镜(SEM)对膜的内、外表面以及截面结构进行观测,发现拉伸后膜外表面的皮层以及膜结构得到有效改善.使用电子式万能试验机对中空纤维膜的拉伸强度进行了测试.随着拉伸温度和拉伸比的增加,膜的孔隙率、纯水通量以及拉伸强度均呈现先增大后减小的趋势.膜的孔隙率最大可提高35.3％,纯水通量提高了286.9％,拉伸强度可提高至6.86 MPa.nano-SiO2(纳米SiO2)添加的杂化膜经过拉伸后,孔隙率增大了46.8％,纯水通量提高了416.1％,拉伸强度提高了181.9％.研究表明:通过对iPP中空纤维膜进行拉伸处理,可以优化膜结构,并改善了膜表面皮层以及透过性能.     

Genipin交联丝素蛋白纳米纤维膜的制备与性能

利用Genipin对再生丝素蛋白进行交联改性,并通过静电纺丝法制备交联的丝素蛋白纳米纤维膜.利用场发射扫描电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪以及拉力机等对其结构与性能进行表征与测试.结果表明,随着交联剂Genipin质量比的增加,交联度增加,静电纺丝素蛋白纳米纤维平均直径增大,标准偏差增大;Genipin交联对丝素蛋白纳米纤维结晶结构影响不大,但热性能提高;常温条件下,随着Genipin质量比从2％提高至15％,丝素蛋白纳米纤维膜的力学性能逐渐增强,质量比为10％时,其力学性能较好,拉伸强度和断裂应变分别为19.6 MPa和5.9％;随着试验温度从40℃升高到200℃,丝素蛋白纳米纤维膜的拉伸强度和断裂应变先增大然后减小,当试验温度为80℃时,其力学性能较好,拉伸强度和断裂应变分别为41.6 MPa和8.6％.     

PVDF中空纤维抗污染膜的制备与表征

采用干—湿相转化法制备Fe(Ⅲ)-Cu(Ⅱ)/PVDF中空纤维抗污染膜,讨论了不同添加剂量的变化及不同的工艺参数对膜性能的影响.通过扫描电子显微镜、水通量测定仪、机械强度测定仪、接触角测定仪分别对膜的微观结构、水通量、抗污染性、机械强度、接触角进行联合表征,分析不同因素对膜性能的影响趋势.结果表明:随着PVDF粉加入量、无机掺杂物质的量、添加剂的量的增加,膜的纯水通量均呈降低趋势,但截留率、拉伸强度、亲水性、及抗污染性能均随变化而增大;随着膜制备的工艺参数——纺丝速度、凝固浴温度的增加,膜的纯水通量增大,而截留率呈下降趋势,膜的拉伸性能得到提高;随着膜制备的工艺参数——干程距离的增大,膜的纯水通量和截留率分别呈现出增大和减小的趋势,膜的孔隙率和拉伸强度及断裂伸长率先增大后减小.     

微孔聚丙烯中空纤维膜

以熔融纺丝－冷却拉伸与热致相分离两种制备微孔聚丙烯中空纤维的意义、原理、过程、影响因素等进行了评述。     

丁腈橡胶中空纤维阻尼新材料的制备及性能

针对丁腈橡胶(NBR)黏度过大和相转化时间较长难于纺制中空纤维的问题, 采用先与聚氯乙烯(PVC)共混改性再用干-湿相转化的方法制备出轻质、低耗材的丁腈橡胶中空纤维阻尼新材料, 探讨了NBR与PVC质量比和共混聚合物质量分数对NBR中空纤维阻尼及力学性能的影响。结果表明: 中空纤维结构阻尼性能明显优于对应的平板膜结构; 调整NBR与PVC质量比和共混聚合物质量分数可优化NBR中空纤维的拉伸性能及阻尼性能; 可通过提高NBR与PVC质量比使NBR中空纤维阻尼材料的损耗因子峰值所对应的温度向低温方向偏移。共混聚合物质量分数为25%, NBR与PVC质量比为80∶20时, NBR中空纤维阻尼损耗因子最大, 达到0.78。      

废弃聚偏氟乙烯中空纤维膜再生与回用性能

研究了经膜生物反应器(MBR)系统运行6年的废弃聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜再生回用性能。讨论了运行过程中膜污染对PVDF中空纤维膜的影响;采用溶液相转化法制备了再生PVDF平板膜。研究结果表明,经运行6年后,PVDF中空纤维膜中致孔剂(如聚乙二醇(PEG)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP))含量减少至零,断裂强度降低,断裂伸长率减小,相对分子质量降低,结晶度升高,膜孔堵塞等现象明显;与常规PVDF膜相比,再生PVDF膜的断裂强度和断裂伸长率较小,成膜过程中致孔难度增大(孔隙率较低),而再生PVDF膜的润湿性、渗透性以及截留率等与常规PVDF膜相近。     

陶瓷中空纤维透氧膜的制备与性能

应用相转化法制备了La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-α(LSCF)氧离子-电子混合传导陶瓷中空纤维膜, 该陶瓷中空纤维膜具有由多孔层和致密层组成的非对称结构. 经 1300℃的4h烧结后, 可得到致密的LSCF陶瓷中空纤维膜. 烧结后, LSCF粒度变大而其钙钛矿型晶相结构没有发生变化. LSCF中空纤维膜的透氧速率大大高于一般管式膜的氧透量.     

TiO_2动态改性膜应用于MBR的研究

采用二氧化钛(TiO_2)纳米粒子对聚偏氟乙烯中空纤维膜微滤膜(PVDF MF,0.1μm)和实验室自制聚砜中空纤维膜超滤膜(PSF UF,0.05μm)进行表面亲水改性,以期提高膜的抗污染能力.采用膜接触角、纯水通量、出水TOC、膜压差和扫描电子显微镜(SEM)进行表征了TiO_2动态膜的性能.将TiO_2纳米颗粒改性后的PVDF MF和PSF UF膜应用于膜生物反应器(MBR)处理模拟焦化废水(TOC=500 mg/L),考察了其对MBR过滤性能的影响.实验结果表明,改性后膜的水接触角明显减小,亲水性增强,TMP升高速率明显降低,模拟焦化废水,TOC的去除率平均可达95%,经返洗及次氯酸钠清洗后膜表面TiO_2层外观没有明显变化.改性后的膜组件较显著地增加了MBR的膜抗污染的优势,且具有一定的稳定性.因此,将TiO_2动态改性耐污染膜应用于MBR是可行的.     

共挤出法制备双层中空纤维陶瓷复合膜

中空纤维陶瓷膜具有装填密度高,传质阻力低,使用寿命长等优点,被广泛用于膜分离领域。高度非对称结构的中空纤维膜有利于同时实现高通量与高截留率,本研究采用共挤出法制备双层中空纤维陶瓷复合膜,内外层纺丝液分别掺杂平均粒径为1μm和300 nm的α-Al₂O₃粉体。系统考察了内层纺丝液TiO₂掺杂量、外层纺丝液Al₂O₃/聚醚砜(PESf)质量比和煅烧温度对膜的结构与性能的影响。结果表明,在内层纺丝液TiO₂掺杂量为2wt%,外层纺丝液Al₂O₃/PESf质量比为5.60,烧结温度为1350℃的最优条件下,中空纤维膜断裂负荷为24 N、平均孔径为0.15μm、去油率为97.5%。     

磺化聚乙烯中空纤维膜的制备及其结构和性能分析

采用异相氯磺化的方法,对用熔融纺丝法制得的聚乙烯（ＰＥ）中空纤维膜进行氯磺化反应,并对反应产物进一步水解和离子交换,获得具有离子交换功能,带有不同反离子的磺化聚乙烯（ＳＰＥ）中空纤维离离子交换膜,采用元素分析,傅立叶变换红外光谱（ＦＴ－ＩＲ）差示扫描量热法（ＤＳＣ）等方法,研究氯磺化条件（如在反应介质中的预浸泡时间,反应时间和反应温度等）对产物的组成,结构和性能的影响。     

浸渍相转化法制备陶瓷中空纤维膜的研究进展

浸渍相转化法可以制备非对称结构的陶瓷中空纤维膜. 本文讨论了陶瓷中空纤维膜的发展情况, 并着重探讨了各因素对膜孔结构的影响. 大量陶瓷粉体存在情况下的相转化机理, 孔结构与力学强度的平衡问题, 是目前需要重点关注的两个问题. 有效调节孔结构, 保证其力学性能可以实现陶瓷中空纤维膜在分离和纯化、固体氧化物燃料电池、膜催化器和膜反应器等方面的广泛应用.