PVDF/PDA共混膜的制备及其性能研究

采用多巴胺自聚合原理生成聚多巴胺,通过聚多巴胺对PVDF膜进行共混改性,制得聚偏氟乙烯/多巴胺(PVDF/PDA)共混膜.采用SEM、纯水和酵母悬浊液超滤杯恒压过滤测试以及抗污染能力测试等对共混膜的结构和性质进行考察,同时探讨了不同共混浓度及不同PDA添加量对膜抗污染能力的影响.PDA添加量为0.3%(质量分数)时,纯水通量从PVDF对照膜的56.19L/(m2·h)提高至69.63L/(m2·h).通过重复过滤实验考察共混膜的抗污染能力,结果表明,加入PDA后共混膜的抗污能力有很大提高,PVDF对照膜的一次和二次通量恢复率仅为68.5%和56.4%,而PDA改性后的共混膜通量恢复率均在90%以上.     

Zr-MOF改性聚酰胺正渗透复合膜的制备与表征

将Zr-MOF添加到均苯三甲酰氯的正己烷溶液(有机相)中,采用界面聚合法制备出Zr-MOF改性聚酰胺复合膜。研究了添加物Zr-MOF的浓度和膜的朝向对复合膜正渗透性能的影响。用傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪对所得正渗透复合膜进行分析表征,用1mol/L的氯化钠水溶液为汲取液、去离子水为原料液进行分离性能测试。研究发现,Zr-MOF在有机相中的添加量为0.06%时,正渗透复合膜朝向原料液(AL-FS)的水通量从2.60L/(m2·h)增加到6.98L/(m2·h);朝向汲取液(AL-DS)的水通量从5.58L/(m2·h)增加到13.60L/(m2·h)。     

O-MoS2改性PMIA疏松纳滤膜的制备及其性能

为考察氧化二硫化钼(O-MoS_2)对聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)膜结构和分离性能的影响,采用相转化法制备了PMIA平板疏松纳滤膜,进行了O-MoS_2添加量对膜的形貌结构、膜表面电势、分离性能及抗污染性能的影响分析.结果表明,与PMIA原膜相比,复合PMIA/O-MoS_2膜表面光滑无缺陷;随着复合膜中O-MoS_2质量分数由0增加至0.5%,膜表面接触角由原膜的61.8°降低至35.0°;复合膜表面的荷负电性能增强.纳滤实验结果表明,在O-MoS_2质量分数为0.3%条件下制备的复合膜,在0.2 MPa操作压力下,纯水通量为361.5 L/(m~2·h),是原膜通量的1.5倍.同时O-MoS_2的添加增强了复合膜的抗污染性能,在染料废水处理等领域展现了潜在的应用前景.     

表面接枝改性聚酰胺复合反渗透膜及其性能研究

以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为单体、过硫酸钾-焦亚硫酸钠溶液为引发剂体系,通过在聚酰胺复合膜表面进行接枝聚合改性处理,得到亲水性聚酰胺复合反渗透膜.采用衰减全反射红外光谱、场发射扫描电子显微镜、接触角测量仪等仪器分别对膜表面的化学结构、表面形貌和亲水性能进行表征.结果表明,亲水性单体接枝改性提高了膜的亲水性和抗污染性能,且会影响膜的分离性能;当接枝单体HEMA溶液质量分数为4%时,制备的膜综合性能最好,脱盐率最高为99.67%,水通量为40.7 L/(m~2·h),亲水性和抗污染性能较好.     

聚羟基丁酸酯纳米纤维支撑海藻酸钙纳滤膜制备及抗污染性能

以聚羟基丁酸酯(PHB)纳米纤维膜为载体,不添加致孔剂,制备了PHB纳米纤维支撑的海藻酸钙(CaAlg)水凝胶纳滤膜(CaAlg-PHB复合膜)。通过扫描电子显微镜观察膜的形貌,研究膜的溶胀性能、拉伸力学性能、亲水性和对乳化油、牛血清蛋白(BSA)溶液的抗污染性能以及对染料的截留性能。结果表明,CaAlg-PHB复合膜的断裂强度与CaAlg自支撑膜相比得到较大提高。乳化油悬浊液和BSA溶液的稳定通量分别为纯水通量的83.82%和86.70%,表明CaAlgPHB复合膜具有良好的抗污染性能。3D超景深显微镜观测显示乳化油在膜表面不粘附,水下二氯甲烷在膜表面的接触角达到148.3°,表明该复合膜在水下超疏油。在0.1 MPa压力下,CaAlg-PHB复合膜对染料刚果红的稳定通量和截留率分别为30.57 L/(m~2·h)和96.95%。     

V_2O_5纳米线改性PVDF超滤膜的制备及其分离性能

水热合成出超亲水的V_2O_5纳米线,然后将其与PVDF铸膜液直接共混,制备出不同V_2O_5纳米线添加量的PVDF改性杂化超滤膜,系统地研究了V_2O_5纳米线对超滤膜结构和分离性能的影响.结果表明,随着V_2O_5纳米线添加量的增加,改性膜的孔隙率和孔尺寸逐渐增大,膜的亲水性也逐渐增强.当V_2O_5纳米线添加量为2.0%时,V_2O_5纳米线修饰PVDF膜的纯水通量达到621.98 L/(m~2·h),对BSA的截留率为92.5%.此外,抗污染实验表明,V_2O_5纳米线改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能.     

TiO_2溶胶改性PVDF中空纤维超滤膜的亲水化研究

通过PVDF铸膜液中添加TiO_2溶胶,采用相转化法制备了PVDF-TiO_2中空纤维共混超滤膜,并经SEM-EDX、亲水性与超滤测试、以及抗污染实验等手段研究了TiO_2溶胶对PVDF中空纤维膜的结构和亲水性能的影响.结果表明:当TiO_2含量为4.5%时,膜的亲水性能较好,抗污染性有明显的改善,在保持截留率基本不变的情况下,纯水通量明显提高,由108L/(m~2·h)提高到244 L/(m~2·h);但过高的TiO_2含量会产生严重的纳米颗粒团聚现象而造成膜的各项性能指标下降.     

热致相分离法制备亲水性聚丙烯中空纤维膜

通过热致相分离法(TIPS),利用亲水性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)来提高聚丙烯(iPP)中空纤维膜的亲水性,并获得了不同PMMA浓度下的改性膜.利用FTIR、XPS、SEM及接触角测量仪等方法表征了iPP膜的组成、结构以及亲水性等性能.结果表明:PMMA的添加提高了膜的亲水性、水通量;当PMMA的添加量为10%(质量分数)时,接触角从125°降到67°,平均孔径从0.17μm增加到0.30μm,水通量为1 256L/(m2·h),相比于纯膜提高了167%.     

聚偏氟乙烯膜的Fenton氧化改性研究

采用Fenton试剂对聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行氧化改性,研究了[H2O2]/[Fe2 ]及温度对超滤膜性能的影响,测定了改性前后超滤膜的纯水渗透通量、截留性能、膜表面亲水性、耐污染性性能及红外光谱.结果表明,随着[H2O2]/[Fe2 ]比值的增大,纯水渗透通量由纯PVDF膜的26.7L/(m2·h)提高到103.2L/(m2·h),膜表面水接触角由75°降为58.5°,黏附功由91.64mN/m提高到110.84mN/m.温度升高利于改性.[H2O2]/[Fe2 ]比值为12时,红外光谱图中出现了C=C双键及O-H键的伸缩振动特征峰,膜阻力增大系数m由纯PVDF膜的1.049减小到0.448,膜的耐污染性能得到明显改善.     

PVDF/PAMAM复合膜的制备及对铜离子的吸附性能

超支化聚合物聚酰胺-胺(PAMAM)含有大量端氨基和酰胺基团,可以通过络合配位作用吸附重金属离子,增加代数可进一步提高其吸附能力。本工作将不同代数的PAMAM分别与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,通过浸没沉淀相转化法制备出能够吸附铜离子的PVDF/PAMAM复合膜。利用红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FESEM)以及原子力显微镜(AFM)等表征手段对膜的结构与形貌进行表征。通过纯水通量测试可知,膜的纯水通量由PVDF膜的64.86 L/(m~2·h)提高到PVDF/G4.0 PAMAM复合膜的424.00 L/(m~2·h),膜的亲水性得到显著提高。重金属离子静态吸附实验表明,PVDF/PAMAM复合膜对铜离子的吸附量由PVDF膜的2.60 mg/g提高到22.65 mg/g,提高了约7.70倍。通过分析吸附等温线可知,PVDF/PAMAM复合膜能够持续吸附铜离子,在550 min时还能够持续吸附,吸附动力学符合准二级动力学模型,属于化学吸附。PVDF/PAMAM共混拓宽了PVDF膜在吸附重金属领域的应用。     

异径聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及其性能研究

为增强膜材料的抗污染性能,通过对于湿相转化法制膜过程中铸膜液及芯液挤出频率及强度的调节,研制出内径呈规则性波动的异径聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微孔膜.系统研究了异径膜的波动周期、内径比对膜强度、通量及其耐污染性的影响规律.结果表明,随着波动周期的减小、内径比的增加,膜丝的始泡点略有减小,通量显著提高.波动周期为5.0 cm时,膜的内径比从1.0增加到1.4时,纯水通量由180.1 L/(m2·h)增至260.0 L/(m2·h);在卵清蛋白溶液中通量的衰减比由39.1％降至27.5％.内径比为1.3时,膜丝从无波动至波动周期减小到4.0 cm时,纯水通量由180.1 L/(m2·h)提高至234.1 L/(m2·h);在卵清蛋白溶液中通量衰减比由39.1％降至32.7％.     

膜蒸馏用抗污染PVDF复合膜的制备与研究

提高膜表面的疏水化及液体进入压力(LEP)是减缓膜蒸馏过程中膜污染问题的有效策略.以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为基膜,采用浸渍涂覆-固化法将乳液组装到PVDF膜表面,制备了具有抗污染性能的复合膜.探究了涂覆时间对膜的形貌及性能的影响,并考察了复合膜的抗污染和抗结垢性能.结果表明,当涂覆时间为20 min时,复合膜的水接触角达到115°,LEP达到0.75 MPa.在DCMD浓缩实验中,复合膜在分别处理质量分数3.5%NaCl、质量浓度50 mg/L的HA和14.7 mmo/L CaSO₄水溶液时,膜通量稳定,冷凝液电导率保持在10μS/cm以内,表现出优异的抗污染和抗结垢性能.此外,考察了中空纤维复合膜的稳定性.结果表明,复合膜在浓缩质量分数3.5%NaCl水溶液时,膜通量为16 kg/(m²·h),冷凝液电导率保持在15μS/cm以内,表现出良好的长期稳定性能.     

改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备与性能的研究

以接枝马来酸酐的改性聚偏氟乙烯(PVDF-g-MAH)为膜材料,采用浸没沉淀相转化方法制备超滤膜.在绘制PVDF-g-MAH-溶剂-水体系的三元相图基础上,研究并讨论铸膜液中溶剂体系、聚合物浓度以及添加剂浓度配比对膜性能和结构的影响,比较了接枝前后超滤膜的亲水性和抗污染性.研究结果表明:在聚合物-溶剂二元体系发生相分离过程中,4种溶剂体系所需非溶剂(水)的量的顺序为:DMAC>NMP>DMF>DMSO;以DMAC溶剂制备的铸膜液,制得的膜表面相对致密,纯水通量小,截留率高;随着聚合物浓度的提高,膜的通量下降,截留率提高;同时SEM照片也显示了随聚合物浓度的增加,超滤膜表层趋于致密,支撑层指状孔孔径缩小,孔数增多;超滤试验结果表明,在截留率相同的前提下,用PVDF制备的超滤膜纯水通量为104.6 L/(m2·h),而PVDF-g-MAH制得的超滤膜纯水通量为230L/(m2·h),同时对比了连续超滤BSA溶液12 h后的膜通量衰减状况,两种膜的通量的衰减率分别为36%和15.4%,表明以改性材料制备的超滤膜的亲水性和抗污染性能均得到提高.     

PVDF/PET平板式复合膜的制备及性能研究

利用非溶剂致相法制备PVDF/PET平板式复合膜,考察了添加剂、相对湿度、蒸发时间对复合膜性能的影响。结果表明添加剂为5%(wt,下同)聚乙二醇-400和0.5%聚乙烯吡咯烷酮K17复配、空气相对湿度为65%、蒸发时间为10s时制得的复合膜综合性能较优,膜的纯水通量达562.4L/(m2·h),孔隙率为70.5%,断裂拉伸强度和断裂伸长率分别为23.3MPa和58.1%。将此复合膜安装在浸没式MBR中处理生活污水,控制出水通量为0.46m3/(m2·d),连续运行6个月,跨膜压差均小于16kPa,膜比通量均大于8,CODcr去除率均高于83.8%,NH3-N去除率均高于90.1%,SS去除率均高于95.0%。     

层层组装界面聚合制备聚酰胺复合正渗透膜研究

以聚丙烯腈(PAN)为支撑膜材料,利用相转化法制得PAN基膜,水解改性后作为支撑层,通过界面聚合法制备聚酰胺正渗透复合膜.考察了界面聚合次数对复合膜表面形貌结构、粗糙度、亲水性及正渗透性能、反渗透性能的影响.实验结果表明,膜表面粗糙度和亲水性随着界面聚合次数的增加而增大,而反渗透水通量随着界面聚合次数的增加而减小,盐截留率随之而增大,而正渗透性能测试中水通量和盐逆向通量随界面次数的增加而减小.综合得知,经过2次界面聚合后,复合膜表面粗糙度和亲水性较好,正渗透水通量达到16.97L/(m~2·h),盐逆向通量为6.02g/(m~2·h).     

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.     

Fenton处理下PVDF基体材料改性及其膜性能研究

采用了一种新颖的改性(Fenton处理)PVDF基体材料的方法,以提高膜的润湿性和耐污染性,并对改性机理做了探讨.结果表明,经Fenton处理后制得的膜亲水性得到了提高,纯水通量由34.6 L/(m2.h)提高到52.3 L/(m2.h),膜表面水接触角由75°降为62.5°,黏附功由91.64 mN/m提高到106.42 mN/m.同时,膜的截留性能也稍有上升,膜的Ji/J0由48.8%提高到69.3%;红外图谱进一步表明,经改性后的膜材料内部接上了丙烯酸(AAc)单体.     

两亲聚合物改性PVDF膜处理含油废水的研究

合成了一种两亲聚合物并共混到PVDF中,通过相转化法(L-S)制备改性PVDF平板膜,研究了改性膜在含油废水处理中的应用.通过对浓度为80～240mg/L含油水的膜分离实验表明,改性膜比纯PVDF膜的截留率和水通量都有显著提高.纯PVDF膜除油率最高达89.1％,而改性膜除油率最高达97.0％.衰减趋稳后,纯PVDF膜水通量在20 L/(m2·h)左右,而改性膜水通量稳定在50 L/(m2.h)左右.     

弱可见光催化活性La-TiO2-还原氧化石墨烯填充聚偏氟乙烯共混膜的构建

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的通量及抗污染性能,首先利用吸附相反应技术耦合乙醇热处理制备La掺杂TiO₂-还原氧化石墨烯(La-TiO₂-RGO),再将其与PVDF共混制备La-TiO₂-RGO/PVDF抗污染超滤膜。结果表明,均匀分散于PVDF高分子中表面亲水的La-TiO₂-RGO增多,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜的水通量和抗污染性能也显著提升。当La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜中出现团聚体,则会削弱其膜通量和抗污染性。在La-TiO₂-RGO填充量(与PVDF质量比)为2.0%时,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜具有最优纯水通量。La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜最高纯水通量可达171.5 L·m?2·h?1,是PVDF膜的5倍以上,其通量衰减速率也明显低于PVDF膜。另外,由于La-TiO₂-RGO具有可见光催化活性,被污染后的La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜经过光照处理后用水清洗,其膜通量恢复率较直接用水清洗后的通量恢复率大幅提高;热处理温度升高,La-TiO₂-RGO弱可见光活性增强,光照后La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜通量恢复率变大。但过高热处理温度抑制了La-TiO₂-RGO中Ti3+形成,且削弱其光活性,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜通量恢复率反而下降;对于La-TiO₂-RGO填充量为2.0%的La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜,被污染后分别采用直接水清洗、仅光照处理2 h、先光照处理2 h后水清洗的膜通量恢复率分别为79.28%、52.42%、90.01%。      

醋酸纤维素正渗透膜的制备及性能研究

以醋酸纤维素(CA)为膜材料,涤纶网(PET)为增强材料,用相转化法制备一种正渗透膜.结果表明,所制得的膜为PET嵌入的非对称膜,厚度约为127μm,断裂强度为37.86N.该膜具有较好的亲水性,接触角为51.4°,孔隙率为74.2%;在pH为2~11的范围内可长时间保持性能稳定;抗污染性能优异,经简单物理清洗后可基本恢复原始通量;以0.2mol/L NaCl溶液为原料液,1.5mol/L的葡萄糖溶液为汲取液,对膜性能测试结果表明:在正渗透(FO)模式下,水通量和截盐率分别为3.78L/(m2·h)和95.65%;在PRO模式下,水通量和截盐率分别为5.34L/(m2·h)和96.25%.FO模式与PRO模式的水通量比为0.71,表明膜具有较低的内浓差极化效应(ICP).