含氧化石墨烯混合基质反渗透复合膜的制备及性能研究

以间苯二胺(MPD)为水相单体、均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体,氧化石墨烯(GO)作为水相添加物,采用界面聚合法,制备了GO-PA(聚酰胺)/PSF(聚砜)混合基质反渗透复合膜。采用扫描电子显微镜表征了膜形貌,考察了该膜对氯化钠的截留性能及耐氯性。结果表明,聚酰胺反渗透膜填充氧化石墨烯后,其分离性能优于聚酰胺膜,且具有较好的耐氯性。随着氧化石墨烯含量的增加,膜的通量增大,当添加量为0.005%时,膜具有最大通量,为63 L/(m2.h)。     

聚酰胺6/氧化石墨烯复合材料的制备及其性能

为研究氧化石墨烯对聚酰胺6的相容性和力学性能的影响,以天然鳞片石墨为原料,采用改良的Hummers方法制备氧化石墨烯,用氯化亚砜将其活化得到酰氯修饰氧化石墨烯,再与氨气反应制备氨基化氧化石墨烯,采用原位聚合法制备出聚酰胺6/氧化石墨烯复合材料,利用扫描电子显微镜对其进行表征分析,通过在甲酸中的分散实验研究该材料的相容性,并利用拉伸实验测试其力学性能.结果表明:聚酰胺6成功以化学键形式键接到氨基化氧化石墨烯表面;氧化石墨烯在聚酰胺6基体中呈现均匀稳定分散;氧化石墨烯均匀分散于甲酸中,其在甲酸中的相容性得到了明显改善;氨基化氧化石墨烯质量分数为0.1%时,聚酰胺6/氧化石墨烯的拉伸强度和杨氏模量分别达到133和736 MPa.     

聚酰胺46/氧化石墨烯纳米复合材料结晶性能和热性能

利用溶液共混法成功制得聚酰胺46(PA46)/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料。通过透射电镜观察得到氧化石墨烯在聚酰胺46中的纳米尺度的分散情况,差示扫描量热法的测试结果说明极少量的氧化石墨烯的加入可以对聚酰胺46的结晶起成核剂的作用,进一步通过Avrami方程分析得知受限制的环境使结晶生长的维度下降。聚酰胺46的熔点随着添加0.1%氧化石墨烯含量时升高了2.6℃,其热稳定性和动态力学性能也随之提高。     

TiO2/聚酰胺反渗透复合膜的制备及表征

以钛酸四丁酯为原料,在水/丁醇界面区进行水解,制备了锐钛矿型TiO2。分别将不同量的TiO2分散在水相或油相中,以界面聚合方法制备了TiO2/聚酰胺反渗透复合膜,研究了TiO2含量对所制备复合膜结构和分离性能的影响。SEM图谱结果表明,当TiO2添加到水相中时,其同时存在于聚酰胺复合膜皮层的底层以及聚砜基膜的指状孔道中;当TiO2添加到油相中时,复合膜表面结构致密,峰谷结构明显,可看到在膜皮层的表面有TiO2存在。膜分离性能的研究结果表明,与TiO2添加在水相中相比,TiO2添加在油相中能更好地提高膜分离性能。膜抑菌性能研究表明TiO2/聚酰胺反渗透膜在紫外光照下对大肠杆菌表现出良好的杀灭性能。     

磺化氧化石墨烯/聚砜复合膜的制备及抗污染性能

采用浸没沉淀-相转化法制备了磺化氧化石墨烯/聚砜（SGO/PSf）复合膜,对SGO/PSf复合膜的亲水性、纯水通量、孔隙率、表面Zeta电位、膜断面和表面形貌进行测定。为了分析SGO/PSf复合膜的抗污染性能,采用自制牛血清白蛋白（BSA）探针,借助原子力显微镜（AFM）测定了SGO/PSf复合膜与BSA之间的黏附力。结果表明,由于SGO与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的协同作用,SGO含量为0.5wt%的SGO/PSf复合膜的表面自由能最大（114.47 mJ/m2）,亲水性最好,对BSA的截留率为97.5%,污染恢复率达到80.06%。BSA与SGO含量为0.5wt%的SGO/PSf复合膜之间的黏附力最小（-0.61 mN/m）,说明SGO含量为0.5wt%的SGO/PSf复合膜的抗污染能力最强。      

改性氧化石墨烯相容剂的制备及在聚酰胺6/聚丙烯共混物中的应用研究

通过静电作用将氧化石墨烯(GO)与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)结合,得到GO-GTA,再与极性部分(HDE)和聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)反应制得相容剂PP-HDE-g-GO,将其加入聚酰胺6(PA6)/聚丙烯(PP)共混物中。通过扫描电子显微镜、X射线多晶衍射仪、热重和力学性能分析,研究了PP-HDE-g-GO含量对PA6/PP共混物性能的影响。结果表明:PP-HDE-g-GO改善了复合材料中两相的相容性,PP粒子均匀地分散于PA6基体;复合材料的热稳定性和力学性能均提高;当PP-HDE-g-GO添加量为0.2%(质量分数)时,复合材料综合性能最优。     

聚苯胺/二氧化锰/氧化石墨烯复合电极的制备及性能

采用电化学的方法,以氧化石墨纸为支撑一步法制备导电聚苯胺(PANI)/二氧化锰(MnO₂)/氧化石墨烯(GO)复合材料;采用四因素三水平正交设计,研究制备复合电极的最佳工艺;采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱和电化学测试对复合电极进行表征和电化学性能进行研究。结果表明,石墨纸经100 min氧化,在硫酸锰浓度0.3 mol/L、磺基水杨酸(SSA)浓度为30 g/L的硫酸-苯胺溶液里以聚合电流密度为18 mA/cm²制备出最佳的PANI/MnO₂/GO复合电极,以0.2 A/g恒流放电,其比能量可达336 Wh/kg。复合电极的微观形貌为三维网状结构,具有大的比表面积和孔体积;二氧化锰、聚苯胺和石墨纸形成复合良好的三维网状结构,不仅有利于降低极化,还能使电解液与电极充分接触,提高活性物质的利用率,其电化学性能远远优于PANI压制电极和氯化银电极。     

中空纤维反渗透复合膜的制备及分离性能研究

通过间苯二胺水溶液和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的界面缩聚反应,以聚砜中空纤维超滤膜为基膜,制备了聚芳香酰胺反渗透复合膜.用扫描电镜对复合膜的表面及断面进行表征,探索了复合膜在不同操作条件以及进液性质下的分离性能.研究结果表明:中空纤维反渗透复合膜具有良好的耐压密性和稳定性,在0.7MPa下具有良好的分离性能.此复合膜对NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、MgSO4、Na2SO4等无机盐水溶液的脱盐率不低于93.5%,通量大于21L/(m2·h);对天津市大港、小站两地的苦成水具有优异的淡化性能;对天津市自来水中的盐分也有良好的去除率.     

对芳香聚酰胺海水反渗透复合膜元件高压测试系统的修正

以简便实用的公式，介绍了芳香聚酰胺海水反渗透复合膜元件在非标准条件下的膜指标Fa(T,Cf,p,Y)与标准测试条件下的膜指标Fs(25℃，32000mg/L,5500kPa,8%）的相互关系。     

氧化石墨烯负载无纺布复合膜的制备及光热转换性能

氧化石墨烯(GO)是一种性能良好的光热转换材料,广泛用于海水淡化、光电转换和太阳能利用等领域。为了测试GO负载无纺布膜(GO膜)和聚乙烯醇-氧化石墨烯无纺布复合膜(PVA-GO复合膜)的光热水蒸发特性,通过改进Hummers方法制备GO,选取了纤维素和聚酯类型的无纺布,通过浸泡-超声法制得GO膜和PVA-GO复合膜。运用紫外-可见-近红外光谱仪分析了GO膜和PVA-GO复合膜的吸光性能,并通过电子天平测量GO膜和PVA-GO复合膜的蒸发水量。由于PVA具有亲水性,能增大膜的吸水性,因而PVA加入会使蒸发水量增大。通过SEM分析GO膜和PVA-GO复合膜表面特征,发现无添加PVA的GO膜是纤维丝状结构,且纤维清晰可见。加入PVA后,纤维被PVA包裹,说明膜对光的吸收能力增强。当加入6wt% PVA时,无纺布纤维被PVA完全包裹。当用氙灯对两种膜进行水蒸发实验时,GO膜的蒸发速率达到了1.67 kg/(m2·h),PVA-GO复合膜的蒸发速率达到了1.85 kg/(m2·h)。此外,GO膜中出现GO层状结构,在紫外-可见-近红外光谱分析中表现出较好的吸光能力,在光热蒸发实验中表现出较好的光热转换能力。PVA-GO复合膜在PVA质量浓度为4wt%时有较好的光热转换性能和吸光性。      

海水淡化反渗透耐氯膜材料的研究与制备进展

反渗透是重要的海水淡化技术,本文针对反渗透膜易被水中活性氯破坏导致性能下降的问题,介绍了聚酰胺反渗透膜氯化降解理论,并深入探讨了国内外对耐氯反渗透膜材料的研究与开发现状,讨论了耐氯反渗透膜的研究方向和发展前景。     

无机-有机杂化复合反渗透膜的研究进展

无机-有机杂化复合反渗透膜结合了有机膜和无机材料的优良性能,已成为复合反渗透膜领域研究的热点之一.主要介绍了无机-有机杂化复合反渗透膜的制备、分类、结构和性能,并针对杂化复合反渗透膜研究中现存的问题和今后的研究方向,提出了一些建议.     

海水淡化与反渗透技术的发展形势

全世界海水淡化生产能力统计表明，2000年以前蒸馏法(主要是多级闪蒸)占优势，2000年以后则以反渗透法占优势；海水淡化厂已从中东布遍各大洲．当前除中东国家外，都以反渗透法为首选技术．美国已基本上不再发展蒸馏法，在膜法中除海水反渗透外，纳滤、超滤和微滤都已全面进入水脱盐和水处理领域，而且后二者(水处理膜)增长速度远高于脱盐膜技术．我国反渗透淡化技术已经步入成熟发展阶段，有必要在沿海城市发展以海水淡化为基础的补充水源，并开发自有系列技术，积极从事国际市场的开发．     

反渗透膜分离技术的创新性进展

水是地球上不可替代的宝贵的自然资源,是人类赖以生存和生产的不可缺少的基本物质.当前缺水已成为世界性问题,成为制约社会进步和经济发展的瓶颈,解决水资源的供需矛盾,对我国的可持续发展是非常迫切的和重要的.用海水淡化技术向大海要淡水,是自古以来人们所梦寐以求的,现在已变为现实,其中反渗透法海水淡化发展最为迅速,不仅技术上完全可行,而且在许多情况下是最经济的选择.简述了自上世纪50年代以来反渗透法海水淡化(SWRO)的提出和发展概况;重点介绍了反渗透不对称膜和复合膜的发展,特别是复合膜品种的不断增多与性能的不断改进和提高;中空纤维和卷式反渗透膜组器技术的创新,特别是卷式反渗透膜组器的设计和制备技术的改进及组器的性能提高和大型化;效率不断提高的高压泵和能量回收装置,特别是能量回收装置结构形式的不断改进和能量回收效率的不断提高;实用于不同要求的各种SWRO工艺,如二级海水淡化工艺、一级海水淡化工艺、高压一级海水淡化工艺、高效两段海水淡化工艺、SWRO与纳滤(NF)、与多级闪蒸(MSF)或多效(MED)集成的海水淡化工艺以及微滤(MF)或超滤(UF)作为预处理等,另外,简述了大型反渗透法海水淡化厂对环境的影响,如与能耗相关的CO2的排放、浓海水排海、占地、噪音和景观等;最后对反渗透技术的延伸进行了简介.     

反渗透海水淡化技术应用

简要回顾了反渗透技术的发展过程及应用状况．针对国内典型反渗透海水淡化工程实例，分析了一期、二期不同工艺、设备的技术特点，并针对相关海域的海水水质介绍了海水预处理技术以及存在的问题．     

Reduced graphene oxide/metal oxide nanoparticles composite membranes for highly efficient molecular separation

Graphene oxide(GO) membranes play an important role in various nanofiltration applications including desalination, water purification, gas separation, and pervaporation. However, it is still very challenging to achieve both high separation efficiency and good water permeance at the same time. Here, we synthesized two kinds of GO-based composite membranes i.e. reduced GO(rGO)@MoO_2 and rGO@WO_3 by in-situ growth of metal nanoparticles on the surface of GO sheets. They show a high separation efficiency of ～100% for various organic dyes such as rhodamine B, methylene blue and evans blue, along with a water permeance over 125 Lm~(-2) h~(-1) bar~(-1). The high water permeance and rejection efficiency open up the possibility for the real applications of our GO composite membranes in water purification and wastewater treatment. Furthermore, this composite strategy can be readily extended to the fabrication of other ultrathin molecular sieving membranes for a wide range of molecular separation applications.     

新型耐高温复合反渗透膜的制备与性能

以杂萘联苯聚芳醚腈酮超滤膜为基膜,间苯二胺作为水相单体、均苯三甲酰氯作为有机相单体,通过界面聚合法制备了新型耐高温聚芳香酰胺复合反渗透膜.研究了单体浓度、反应时间对膜性能的影响,用扫描电子显微镜和红外光谱仪表征了界面聚合反应前后膜表面形貌和化学结构的变化,并对膜的耐高温性能进行了考察.随着操作温度从20℃升高到95℃,膜的脱盐率保持在97.9%,通量从7.4 L/(m~2·h)上升至31.4 L/(m~2·h);膜在沸水中煮沸至3 h,其脱盐率基本不变而通量先增加后趋于稳定,表明杂萘联苯聚芳醚腈酮复合反渗透膜具有优良的耐高温性能.     

界面聚合反渗透复合膜材料及其表面修饰

针对我国反渗透复合膜材料研究领域存在的膜材料品种单一、膜性能相对较差、膜产品缺乏核心竞争力等现状,重点开展了界面聚合反渗透复合膜材料及其表面修饰方面的研究工作.从功能单体与制备工艺入手,研究开发高性能反渗透复合膜材料;采用表面改性技术,对界面聚合反渗透复合膜材料进行表面功能化修饰,研究开发界面聚合反渗透复合膜材料的表面改性实用技术;以期为我国反渗透复合膜材料及其产业的发展提供核心材料和先进制备技术.     

非无纺布支撑反渗透复合膜的制备及其性能研究

经过40多年的发展,反渗透技术成为膜法水处理中发展最为成熟、应用最为广泛的一种,但高性能反渗透膜的研制仍是目前研究的热点之一。借鉴正渗透膜的制备方法,以聚酯筛网为支撑材料制备了非无纺布支撑的反渗透复合膜,研究了不同制备条件对膜性能的影响,并采用扫描电子显微镜对所制备复合膜的表面和断面进行了表征。结果表明,以聚酯筛网为支撑材料,聚砜为底膜聚合物,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,PEG-400为添加剂时,制备的复合膜最佳水通量在38.5L/（m2.h）,NaCl截留率达到99%,明显优于以无纺布为支撑材料的反渗透复合膜的性能。此外,该复合膜在较长时间的运行过程中表现出良好的抗压密能力和耐污染性。     

反渗透和纳滤膜的研制与应用

本文介绍了基于联苯多元酰氯单体的聚酰胺反渗透和纳滤复合膜材料体系。通过系统研究聚合物的官能团含量、取代基位置等因素对反渗透复合膜性能的影响,揭示了有价值的实验规律： a.通过调节酰氯单体的官能度,可以实现对反渗透复合膜的性质,包括表面形貌、表面化学组成、表面荷电性质的调控,从而实现对复合膜分离性能及抗污染性能的调控;b.可以利用联苯多元酰氯单体制备得到纳滤复合膜,所得纳滤膜的孔径和荷电性质可以通过调节制膜工艺实现调控。这些结果,为进一步优化制膜工艺,提供可供产业化生产的新型反渗透和纳滤复合膜制备技术奠定了基础。