“辐射交联提高PVDF中空纤维膜通量及应用研究”项目通过天津市教委验收

由我校魏俊富教授主持完成的天津市高等学校科技发展基金项目"辐射交联提高PVDF中空纤维膜通量及应用研究"于2011年5月14日通过天津市教委组织的专家验收.该项目分别采用γ射线引发聚偏氟乙烯(PVDF)的交联反应、将丙烯酸接枝于PVDF中空纤     

辐照接枝改性对PVDF中空纤维膜性能的影响

采用高能电子束辐照接枝改性方法对PVDF中空纤维膜进行丙烯酸亲水化接枝改性,研究了辐照接枝改性对膜的表面亲和性和物化稳定性的影响.结果表明:改性膜的亲水性、纯水通量和对牛血清白蛋白的截留率较原膜均有明显提高,接枝率为17.8%时膜的水接触角由87°降至46°,接枝率为6%时膜纯水通量达到最大值1029 L(/m2·h),接枝率大于2%时膜对牛血清白蛋白的截留率基本大于90%;随着接枝率的提高,膜的拉伸断裂强力略有增加,断裂伸长先提高后下降,但变化不明显;经适宜浓度酸碱处理后,改性膜的力学性能和通量均保持较好水平,满足膜的使用及维护时物理清洗和化学清洗的要求.     

PVDF中空纤维膜辐射接枝和交联及其对力学性能的影响

采用Co^60辐射引发丙烯酸接枝和PVDF中空纤维膜自交联,用IR谱图证实了丙烯酸接枝到中空纤维膜上.由SEM显示,低辐射剂量率有利于接枝链在膜表面的均匀分布,接枝率随辐射剂量率增加而下降,随单体浓度增加先上升,单体体积分数达到20%左右后接枝率反而下降;接枝膜的拉伸断裂强度随接枝率的增加而提高,但是辐射自交联无法显著提高膜的力学性能.     

聚偏氟乙烯中空纤维膜的改性研究

采用化学接枝方法对聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行亲水改性，采用红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜等对接枝层进行测试、表征，实验结果表明，PVDF中空纤维膜与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸发生了接枝反应，接枝物可有效提高PVDF中空纤维膜的亲水性；改性后PVDF中空纤维膜含水率提高至112．3％；pH值和溶液离子浓度对改性的PVDF中空纤维膜的通量有较为明显的影响。     

改性PVDF催化膜的制备及其表征

本文通过对PVDF膜进行接枝、磺化和离子交换负载铁,制备了PVDF催化膜,对其制备条件进行优化,对水通量、截留率、亲水性等性能进行了表征.实验结果表明PVDF膜的接枝率随着KOH浓度和碱处理时间的增加,PVDF膜的接枝率先增加后减小;而随着反应温度以及四丁基溴化铵(TB-AB)增加,PVDF膜的接枝率增大;膜的磺化度随...     

拉伸-热定型对聚偏氟乙烯中空纤维共混微滤膜渗透性能的影响

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维共混微滤膜的渗透性,对PVDF中空纤维微滤膜进行拉伸-热定型改性,考察拉伸比、热定型时间、热定型温度对膜纯水通量和截留率的影响,并采用SEM分析处理前后膜结构的变化.结果表明:随着拉伸比增大和热定型温度升高,膜纯水通量明显上升,而截留率呈下降趋势;随着热定型时间增加,膜纯水通量先增大后减小,而截留率则先减小后增大;本文实验条件下,最佳处理工艺为拉伸10%后于90℃热定型30 min,处理后膜丝的纯水通量比原丝的提高144.82%,对碳素墨水的截留率仍能达到95.23%,拉伸时膜内产生的应力得到松驰,膜孔径增大,孔间连贯性和膜孔结构稳定性提高.     

固含量对PVDF-g-PNIPAAm温敏膜性能和结构的影响

选用聚偏氟乙烯（PVDF）和N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）的共聚物PVDF—g—PNIPAAm作为成膜材料,采用相转化法制备了温度敏感PVDF—g—PNIPAAm平板膜．研究了平板膜的温度敏感特性,探讨了在成膜过程中,固含量对膜性能和结构的影响．研究发现,PVDF—g—PNIPAAm温敏膜其通量较PVDF出现较大幅度提高,随温度的升高通量变化不大,但温度在27～32℃时,膜通量出现急剧降低,对牛血清蛋白的截留率逐渐增加,表现出明显的温度敏感特性,随固含量的增加,PVDF—g—PNIPAAm平板膜孔径逐渐减小．     

聚偏氟乙烯/TiO2杂化膜的结构与性能研究

采用溶胶-凝胶原位共混法制备了含不同量TiO2溶胶的聚偏氟乙烯/TiO2杂化膜,并借助X射线衍射(XRD)、扫面电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR),从力学性能、水通量、牛血清蛋白截留率、孔隙率和接触角等方面对膜的结构和性能进行了表征.结果显示,掺入适量的纳米TiO2溶胶不仅明显地改善了PVDF膜的微观结构,而且其亲水性、力学性和水通量等性能也获得了提高.     

用聚偏氟乙烯中空纤维膜处理脱脂液废水

为了实现油的去除和脱脂剂的回用,采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜处理脱脂液废水并进行实验研究.研究表明:用0.1μm的PVDF中空纤维膜处理脱脂液废水,除油率可达90%以上;随着浓缩倍数的增加,除油效果逐渐减弱,浓缩倍数为10倍时,脱脂液回收率可达90%;过滤过程对脱脂剂中的碱性物质基本没有截留作用,对其中的表面活性剂有一定的截留,但并不影响脱脂效果;污染后的膜经过新鲜脱脂剂中的碱性物质清洗后通量可恢复到初始通量的93.3%.     

等离子体引发PVDF纳米纤维薄膜丙烯酸的研究

采用静电纺丝制备了聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维膜,利用Ar气氛等离子体为引发手段对PVDF纳米纤维膜进行表面接枝改性,最终实现了在PVDF纳米纤维膜表面接枝丙烯酸,以改善其亲水性能．并借助静态接触角测定仪、扫描电子显微镜以及红外光谱等分析手段对接枝后纳米纤维膜的表面性能进行了研究．结果表明．等离子引发丙烯酸改性能有效改善PVDF纳米纤维膜的润湿性能．     

紫外辐射接枝制备荷负电聚砜中空纤维膜

以聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基体,通过紫外辐射的方法接枝2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS),制得荷负电聚砜中空纤维膜,并研究辐照时间、单体浓度对膜纯水通量的影响;利用红外光谱和扫描电子显微镜分析膜接枝前后组成和形貌的变化.结果表明:辐射接枝后的中空纤维膜表面引入了磺酸基荷负电基团,膜表面的水接触角显著减小:在辐照时间2 min、单体质量分数0.5%、阻聚剂质量分数0.5%、交联剂质量分数0.15%的条件下,膜的纯水通量达最大值92.46 L(/m2.h),比原膜提高了82.04%;对硫酸钠溶液截留实验表明,荷负电膜对硫酸钠截留率有所提高,由此可以证明荷负电膜的荷电效应.     

兼具荷电和亲水的PVDF/PVDF-g-PMABSA复合膜的制备及其抗蛋白质污染性能研究

以对-甲基丙烯酰胺基苯磺酸(MABSA)为亲水单体,碱化处理的聚偏氟乙烯(PVDF)为疏水性骨架,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用自由聚合法制备了两亲性共聚物PVDF-g-PMABSA。将PVDF-g-PMABSA作为添加剂,采用共混改性技术,通过非溶剂致相转化法(NIPS)制备了PVDF/PVDF-g-PMABSA复合膜。红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1 H NMR)分析结果表明,PMABS成功接枝到PVDF主链上。利用X光电子能谱(XPS)、表面接触角(CA)、Zeta电位仪、扫描电镜(SEM)等测定技术对复合膜表面结构和性质进行表征。同时研究了复合膜对牛血清蛋白(BSA)溶液的分离效率和抗污染能力。实验结果表明:当聚合物PVDF-g-PMABSA添加量为3.5%时,复合膜相对原膜,其纯水通量由原膜的63.37L/(m~2·h)增加到136.65L/(m~2·h),通量恢复率由原膜的34.37%增加到85.54%。     

树脂颗粒填充量对阳离子交换树脂/聚醚砜杂化膜性能的影响

以聚醚砜(PES)为膜的基质材料,以微米级粉末状阳离子交换树脂(D061)为功能性颗粒,采用相分离的方法,制备了不同树脂填充量的D061/PES杂化膜,并研究树脂的填充量对杂化膜的形态结构、纯水通量以及牛血清蛋白截留率的影响.结果表明:D061/PES杂化膜仍呈非对称结构;随着铸膜液中阳离子交换树脂颗粒填充量的逐渐增加,其纯水通量下降;当D061与PES质量之比为30/70时,杂化膜对牛血清蛋白的截留率达到最大值97.70/0(60℃).     

凝固浴DMAc质量分数对吸附剂/聚醚砜杂化膜通透性能的影响

以聚醚砜为膜基质材料,微米级粉末状吸附剂为功能性颗粒,以不同质量分数的DMAc溶液为凝固浴,采用相转化的方法,制备吸附剂/聚醚砜杂化膜.研究了凝固浴质量分数对杂化膜的形态结构、纯水通量以及牛血清蛋白截留率的影响.结果表明:随着凝固浴质量分数逐渐增加.杂化膜内部的海绵状结构越来越明显;其纯水通量首先呈下降趋势,但当凝固浴质量分数超过60%以后又开始上升;杂化膜对牛血清蛋白的截留率,与水通量正好相反,先呈上升的趋势,当凝固浴质量分数超过60%后又开始下降.     

紫外光接枝法制备聚丙烯荷电膜及其性能的研究

以聚丙烯中空纤维膜（PP膜）为基体,以二苯甲酮（BP）为光敏剂,采用紫外光辐照方法,接枝了丙烯酸（AAc）单体,制得了荷负电膜.结果表明,光敏剂（BP）和AAc单体质量分数分别为4%～6%和15%左右、光照时间为25～30 min是较适宜的条件.膜吸水率、通量随接枝率增加而增大,当接枝率为17%左右时达到最大.膜通量随pH值增大而减小,PP-g-AAc膜是一种pH敏感的具有＂开关＂作用的智能膜.     

铸膜液中加入PAM/SDBS对聚砜超滤膜形貌和性能的影响

将十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和聚丙烯酰胺(PAM)作为添加剂,分别加入到聚砜铸膜液中,通过湿法纺丝技术得到改性中空纤维超滤膜,并对其表面形貌和膜性能进行分析.结果表明:两种添加剂都能使膜内部产生并列指状孔结构;加入PAM和SDBS后膜的亲水性和纯水通量均得到提高,且PAM提高的更明显;改性膜对牛血清蛋白和PEG的截留率都超过90%.     

UiO-66改性PVDF超滤膜的制备及亲水性

为了改善聚偏氟乙烯(PVDF)的亲水性和力学性能,将UiO-66与PVDF共混,采用溶液致相分离法制得共混超滤膜;考察了不同含量的UiO-66纳米粒子对PVDF超滤膜的纯水通量、亲水性、截留率、力学性能等的影响,并利用扫描电子显微镜观察超滤膜的形貌,通过X射线衍射仪表征了UiO-66在超滤膜中的存在状态和晶体结构,通过拉伸测试仪和接触角测量仪分别表征了超滤膜的力学性能和膜表面的亲水性。结果表明:在UiO-66的质量分数为1.67%时,膜的性能最优,与原膜相比,纯水通量提高了6倍,约达到120 L/(m~2·h);对BSA的截留率提高了11.53%,约达到95.16%;水接触角降低了24°,达到68°;拉伸强度提高了2.2倍,约为4.13 MPa。     

PVDF中空纤维复合膜的制备及其性能研究

研究聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜复合膜的制备与性能．扫描电镜和红外光谱等试验结果表明：聚乙烯醇(PVA)在PVDF中空纤维膜表面与戊二醛发生缩醛化反应，形成了复合膜；浸泡时间、PVA浓度、反应时间、温度等反应条件对于复合膜的性能有着较为明显的影响，随着反应温度的提高、反应时间的延长．缩醛化反应充分，膜通量下降明显，膜截留率升高．     

聚乙烯中空纤维膜紫外光接枝改性研究

采用紫外光接枝聚合对聚乙烯中空纤维膜表面进行接枝改性,利用红外光谱鉴定了接枝产物,接枝率随辐照时间延长而增加,随引发剂浓度和单体浓度增加先上升而后下降;纯水通量随着接枝率增加先上升,当接枝率达到17%左右后,纯水通量随接枝率增加而下降.     

锌型一维链状晶体/PVDF共混膜的制备及性能

为了改善聚偏氯乙烯(PVDF)膜的亲水性,以具有金属活性位点Zn~(2+)和亲水基团—COOH的亲水性锌型一维链状晶体(ZnL)为填料,采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备ZnL/PVDF共混膜;通过原子力显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜及水接触角、水通量、截留率等一系列测试手段探究添加不同含量ZnL对ZnL/PVDF共混膜结构、性能的影响。结果表明:ZnL晶体均匀的分布在PVDF膜中,并且没有出现明显颗粒聚集现象,证明ZnL晶体与PVDF聚合物有较好的相容性;亲水性ZnL晶体的加入明显提高了PVDF膜的亲水性,当ZnL晶体质量分数为0.50%时,其水通量达到99.6 L/(m~2·h),比纯膜水通量增加150%,并且其截留率下降幅度较低;随着ZnL晶体含量的增加,拉伸强度呈现先升高再降低状态,当ZnL晶体质量分数为0.50%时,共混膜的拉伸强度为3.39 MPa,比原膜的拉伸强度增加了10%。