聚醚共聚酰胺-三醋酸甘油酯多层复合气体分离膜的制备及其分离性能

以聚醚共聚酰胺Pebax1074为分离层主体膜材料,以三醋酸甘油酯(GTA)为添加剂,制备具有超薄分离层的Psf/PDMS/Pebax1074和Psf/PDMS/Pebax1074-GTA/PDMS多层复合气体分离膜.考察了Pebax1074和GTA浓度、温度、压力等条件对H2、N2、CH4和CO2等在复合膜中的渗透性能的影响.结果显示,随Pebax1074浓度的增大,Psf/PDMS/Pebax1074膜对气体的渗透通量急剧下降,气体选择性逐渐增大至接近Pebax1074本征值.当GTA质量分数大于50%,Psf/PDMS/Pebax1074-GTA复合膜的气体渗透通量大幅增加,而气体选择性不高.利用硅橡胶对复合膜表面保护后,气体选择性接近Pebax1074材料本征值.Psf/PDMS/Pebax1074-GTA/PDMS多层复合膜对CO2具有较高的渗透通量和较高的选择性.CO2对多层复合膜存在塑化效应,渗透通量随压差增大而增大;随着操作温度的升高,H2、N2、CH4和CO2在复合膜中的渗透通量显著增大,而CO2/(N2、CH4、H2)的分离系数减小.     

PDMS/PVDF复合膜分离VOC/N2的性能研究

采用涂布法制备了聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯(PDMS/PVDF)复合膜,并用于VOC/N2体系(正已烷/N2、环己烷/N2、正庚烷/N2二元混合气体)的分离,系统地考察了原料气浓度、原料气流速、操作温度对PDMS/PVDF复合膜分离性能的影响.结果表明,随着原料气浓度的升高、流速的增大,VOC的渗透率及选择性均增大,而随着操作温度的升高,VOC的渗透率和选择性有所降低.连续运行三个月,膜分离性能稳定,正庚烷的渗透率为1.2×10-6 mol/(s·m2·Pa),选择性可达145.     

聚醚共聚酰胺多层复合气体分离膜的制备及其分离性能

采用浸渍涂覆法,以聚醚共聚酰胺PEBA1074嵌段高分子为选择层膜材料制备具有超薄分离层的PEI/PDMS/PEBA1074/PDMS多层复合气体分离膜,探讨了操作条件对H2、N2、CH4和CO2等在多层复合膜中的渗透性能的影响.多层复合膜对极性气体具有较高的渗透通量,并且对极性/非极性气体分离体系具有较高的选择性.CO2对多层复合膜存在增塑作用,其渗透通量随操作压力的增加而增加;随着操作温度的升高,H2、N2、CH4和CO2在复合膜中的渗透通量显著增大,而CO2/非极性气体(H2、N2和CH4)的分离系数减小.气体渗透通量与温度的关系在PEO链段熔点的上下分别满足不同的Arrhenius方程.当操作温度大于PEO链段熔点温度时,气体的渗透活化能减小.     

交联PEG/PVDF复合膜分离环己醇/环己烷混合物的渗透汽化研究

以PVDF超滤膜为支撑层,PEG为分离层,制备了交联PEG/PVDF复合膜,用于环己醇/环己烷的渗透汽化分离,此复合膜优先脱除环己醇.通过傅立叶红外光谱仪对PEG/PVDF复合膜表面进行结构分析,证实交联后PEG复合膜在1 104.63 cm-1有典型的饱和醚键C—O—C的特征吸收峰;从扫描电镜图看出,PEG在PVDF多孔膜表面形成均匀致密的分离层.将PEG/PVDF复合膜应用于环己醇/环己烷体系,考察了料液浓度和操作温度对膜分离性能的影响以及膜的溶胀性和长时间操作下的稳定性.实验结果表明:随操作温度或料液中环己醇浓度的增加膜的分离因子逐渐减小而渗透通量增大.膜在环己醇中的溶胀度小于6%.在环己醇浓度为2.5%,操作温度80℃,72 h长时间操作下PEG/PVDF复合膜的渗透通量为0.46 kg/(m2.h),分离因子为7.30.     

PDMS/PVDF复合膜渗透汽化分离乙酸/水体系的性能研究

制备了聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯(PDMS/PVDF)渗透汽化复合膜,用于分离乙酸/水体系。研究了料液中乙酸浓度、料液温度、料液流速对复合膜分离性能的影响,比较了不同孔径PVDF支撑层的PDMS/PVDF复合膜的分离性能。结果表明:料液浓度增大、温度升高、流速加快有利于复合膜的传质,使渗透通量增加,但分离因子却表现出不同的变化趋势。渗透通量的大小按复合膜支撑层孔径的排列顺序为0.2μm0.45μm0.1μm1.0μm2.0μm,分离因子则为0.1μm2.0μm0.2μm0.45μm1.0μm,说明支撑层的结构对复合膜的分离性能具有重要的影响。     

ZIF-8粒子尺寸对PDMS填充膜渗透汽化性能的影响研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为支撑层,将沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)填充到聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,制得ZIF-8/PDMS复合膜,用于渗透汽化分离乙醇/水体系。对ZIF-8/PDMS复合膜进行了表征。考察了不同ZIF-8粒子对ZIF-8/PDMS复合膜渗透汽化分离性能的影响。研究结果表明,在金属离子与有机配体的配合比为1∶2的ZIF-8粒子,操作温度为50℃条件下,ZIF-8/PDMS复合膜的渗透通量为182.4g/(m2·h),分离因子最高为8.8。     

POSS/PDMS复合膜的表征及渗透汽化性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为支撑层,制备了十二苯基低聚倍半硅氧烷(D-POSS)填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜,通过扫描电镜、红外光谱、X-射线衍射、热重分析等对复合表面膜的表面断面形貌、表面化学性质、结晶状态和热性能进行了表征。发现D-POSS与PDMS结合较紧密,D-POSS由于结构规整尺寸较小,易团聚形成棒形结晶。将D-POSS/PDMS复合膜用于低浓度乙醇/水混合物的分离,发现D-POSS的加入可以提高PDMS膜的分离因子,而渗透通量稍有下降,当D-POSS含量为2.5%(wt,质量分数,下同)时,复合膜分离因子和渗透通量分别为9.5和478.3g/(m2·h);操作温度升高,分离因子下降不明显,而渗透通量呈指数增长;在乙醇水溶液浓度为5%~30%范围内,乙醇浓度升高,分离因子先升高后降低,渗透通量持续增大。     

ZIF-8填充聚硅氧烷膜的制备及渗透汽化分离水中正丁醇

两步法制备ZIF-8填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)渗透汽化膜PDMS/ZIF-8,用以分离水中正丁醇,并对该膜的化学结构、形貌及热稳定性进行了表征.结果表明:该膜对正丁醇有很高的选择渗透性,随着ZIF-8添加量的增加,分离因子先增大后减小,而总通量单调下降.当ZIF-8添加质量分数为2%时(PDMS/ZIF-8-2膜),分离因子达到最高.另一方面,随着操作温度的上升,PDMS/ZIF-8-2膜的通量和分离因子都增大.在60℃,料液质量分数为0.96%时,PDMS/ZIF-8-2膜的分离因子及通量最高可达49.24和8.43kg·μm/(m2·h).     

PDMS/PVDF优先透有机物渗透汽化复合膜的制备

以商品化聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜为基膜,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为涂膜材料制备PDMS/PVDF优先透有机物渗透汽化复合膜。用扫描电子显微镜(SEM)对膜结构进行表征,并研究了涂敷方法、基膜热处理工艺、PDMS浓度、固化温度及固化时间等因素对复合膜渗透汽化性能的影响。实验结果表明:基膜120℃下热处理,用10%的PDMS溶液,采用浸涂加真空涂敷的方法涂膜,110℃下交联固化6h制备的复合膜性能最佳。该复合膜在60℃时,分离5%的乙醇水溶液,分离因子可达到21.35,通量为331.21g/(m2·h)。     

Cu3(BTC)2对PDMS/PEI复合膜气体分离的改性研究

将金属骨架化合物(MOFs) ——Cu3(BTC)2填充到聚二甲基硅氧烷中,制备聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺(PDMS/PEI)非对称平板复合膜,进行了4种气体O2、N2、CO2及CH4的渗透过程研究,考察了Cu3 (BTC)2填充量及操作条件对膜分离性能的影响.结果表明,随Cu3 (BTC)2填充量的增加,4种气体的渗透通量及O2/N2、CO2/N2和CO2/CH4的分离系数较未改性的复合膜均有所提高,其中填充量为25％的改性复合膜获得了较优的效果;随操作压力的升高,气体的渗透通量增大而分离系数略有上升;随操作温度的升高,气体的渗透通量增大,CO2/N2和O2/N2的分离系数有所下降,而CO2/CH4的分离系数略有增加.     

碳纳米管填充硅橡胶膜回收大豆油/正己烷混合油的溶剂

采用膜分离技术取代当前的蒸发工艺回收植物油浸取工艺中的浸取溶剂,这一新技术不涉及相变,节能效果明显.为此,研制了单壁碳纳米管填充聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯(PDMS/PVDF)复合膜,通过接触角和SEM等方法对复合膜的表面进行表征.将制备的复合膜应用于从大豆油/正己烷(质量比1∶3)混合油中回收溶剂正己烷,考察了碳纳米管填充量和高温纯化处理对复合膜分离性能的影响.结果表明,碳纳米管经高温纯化预处理后,所制成填充复合膜的分离性能得到了较大的提高.     

支撑层对PDMS复合膜渗透汽化性能的影响

以相转化法制备的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSF)三种多孔膜作为支撑层,制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜用于渗透汽化乙醇/水混合物的分离。采用能量色散X射线光谱仪(EDX)定量表征了PDMS在支撑层表面的厚度(L0)和支撑层内的渗入深度(Li),研究发现,PDMS在各支撑层表面的厚度、支撑层内渗入的厚度有显著差异,PDMS复合膜的渗透通量与(L0+Li)间存在近似的线性关系,表明PDMS在支撑层中渗入深度不同是造成不同底膜支撑的PDMS复合膜渗透汽化性能差异的根本原因。文中提出选择层总厚度(Lt=L0+Li)概念,通过线性拟合得到PDMS复合膜渗透通量与Lt之间的定量关系,可以用来估算PDMS复合膜的渗透通量,并预测复合膜渗透通量极大值。     

高通量ZSM-5填充硅橡胶复合膜渗透汽化性能研究

以硅铝比为360的ZSM-5型沸石对聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行填充,以聚偏氟乙烯(PVSF)为支撑层,制备了ZSM-5填充PDMS/PVDF复合膜,用于渗透汽化乙醇/水混合物的分离.研究了沸石填充量、操作温度、进料液浓度对乙醇/水的渗透汽化分离性能的影响,发现该复合膜较文献报道中的沸石填充膜,其渗透通量有了明显的提高,在50℃沸石填充量为40%时,对乙醇的分离因子为11.7,其渗透通量达到749.8 g/(m2·h).随着操作温度的升高或料液中乙醇浓度升高,渗透通量增大,分离因子下降.     

界面聚合法改性聚偏氟乙烯膜的制备与表征

通过界面聚合法对聚偏氟乙烯膜进行表面改性。并利用红外光谱,接触角,扫描电镜等检测手段对基膜和改性膜分别进行表征。研究结果表明,经过改性,聚哌嗪酰胺功能层成功地聚合到功能层表面。改性后,膜的亲水性大大增强,抗污染性提高。     

纳米BaTiO3-SiCw/聚偏氟乙烯三元复合薄膜的制备及其介电性能

以15wt%十六烷基三甲基溴化铵改性碳化硅晶须(CTAB-SiC_w)和KH550改性纳米BaTiO₃(BT)为填料,聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜物质,通过溶液流延法制备了BT-SiC_w/PVDF三元复合薄膜,利用FTIR、XRD、SEM和LCR介电温谱仪-高温测试系统联用装置对产物进行结构表征和介电性能测试。结果表明:KH550可以成功改性BT粒子且不会改变BT晶体结构,SiC_w和BT能够较好地分散在PVDF基体中;随着BT引入量的增加,复合薄膜的介电常数先增加后减小,其中当引入10wt%BT时介电性能最优,即频率f=500 Hz、介电常数ε_rmax=33、介电损耗tanδ_max=0.154。随着温度的升高,该试样的介电常数和介电损耗也逐渐增加,并在120℃达到最大值(f=500 Hz、ε_rmax=110、tanδ_max=1.3)。结果对于研究具有高介电常数的三元复合电介质材料为在埋入式电容器中获得应用提供了一种策略。      

An improved process for polyvinylidene fluoride membrane preparation by using a water soluble diluent via thermally induced phase separation technique

Polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes without surface pores were prepared by using water soluble diluents, diethylene glycol monoethyl ether acetate (DCAC), via thermally induced phase separation (TIPS) technique. The effects of PVDF concentration, temperature of coagulant and DCAC concentration in coagulation bath on membrane structures and properties were studied. The antifouling property of membrane with or without surface pores was compared by humic acid (HA) solution and the recovery of DCAC in aqueous solution was investigated. Membranes were characterized by porosity, pure water flux and retention to bovine serum albumin (BSA). Membrane structures were inspected by SEM. The crystal forms of membranes were analyzed by FTIR and XRD. The results show that a compact skin layer and a support layer with spherulitic structure form when DCAC is diluent. Higher polymer concentration and higher coagulation temperature promote the formation of α phase crystal, while higher DCAC concentration in coagulation bath promotes the formation of β phase crystal. Membrane without surface pores has better antifouling property than the membrane with surface pores. Dichloromethane is the best extractant to recover DCAC in DCAC aqueous solution.     

PEG/PEI复合膜渗透汽化汽油脱硫研究(Ⅰ)制膜条件影响

以PEI超滤膜为支撑层,PEG为复合层,制备了PEG/PEI渗透汽化RCC汽油脱硫复合膜.通过傅立叶红外光谱仪对PEG/PEI复合膜表面进行了结构分析,考察了交联前后官能团的变化.通过扫描电子显微镜分析了复合膜表面和断面的形态.将制备的复合膜应用于正庚烷和噻吩体系,首先考察了膜的溶胀性和稳定性.研究了不同聚合物PEG浓度、交联剂浓度,交联温度和交联时间对分离性能的影响,从而得到最佳制膜条件.     

不同性能的双亲性纳米TiO2复合粒子改性聚偏氟乙烯超滤膜结构与性能的研究

利用无皂乳液聚合法合成双亲性聚丙烯酸(PAA)-g-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)-g-硅烷偶联剂KH570-g-纳米TiO2复合体,通过调节亲水链中丙烯酸(AA)与甲基丙烯酸甲酯(MAA)单体的比例控制复合粒子的表面性能.利用红外光谱、接触角测定、扫描电镜(SEM)等表征技术研究不同表面性能的双亲性纳米TiO2复合粒子...     

电纺制备聚丙烯腈/聚偏氟乙烯复合纤维膜及其空气过滤性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为芯层,聚丙烯腈(PAN)为皮层,通过同轴法静电纺丝技术制备PAN/PVDF纳米复合纤维膜。通过向纤维膜的皮层中加入纳米硅粉、气相白炭黑、硅溶胶三种不同的纳米粒子和改变皮芯层溶液挤出速度对PAN/PVDF纳米纤维膜进行结构优化。同时,采用BET、SEM、水接触角、纤维强度仪等对纤维膜的孔结构参数、表面形貌、亲水性、力学性能等进行研究。结果表明:在皮层中加入硅溶胶后的溶液导电能力达到32.90 μL/cm,PAN/PVDF纤维膜力学性能最好,纵向断裂强度达到13.02 MPa。含有硅溶胶的口罩布的品质因子达到0.0236,远大于纯聚丙烯(PP)无纺布的品质因子(0.0127),过滤性显著提高。      

高温型PVDF/PSSA复合膜的质子传导性能

通过自由基加聚反应制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚苯乙烯磺酸(PSSA)复合膜,通过SEM、EDX、电化学阻抗谱(EIS)和TG等方法表征复合膜的微结构、电化学及尺寸稳定性和力学性能等性能与反应时间的关系.结果表明,随着反应时间的延长,PVDF/PSSA复合膜的含水率、质子传导率逐渐增大.反应时间为8 h的复合膜,其含水率在常温下达到4.4%,质子传导率达到0.375 S/cm,抗拉强度为32.1 MPa。这表明,在采用自由基加聚反应制备的复合膜中形成了稳固的半互穿网络(SIPN)结构,在保持一定的热稳定性能、尺寸稳定性以及力学性能的条件下,其质子传导性能明显改善.