PDMS接枝共聚物改性PVDF膜的制备及其膜蒸馏性能研究

采用自由基聚合法制备了PDMS接枝共聚物（PMMA-g-PDMS）,并用PDMS接枝共聚物对聚偏氟乙烯（PVDF）膜进行疏水改性,使用傅立叶红外光谱仪、毛细管流动孔径分析仪、接触角测定仪和场发射电子显微镜对不同浓度改性的PVDF膜进行表征,并测试了其在直接接触式膜蒸馏（DCMD）中的分离性能。结果表明,经过PMMAg-PDMS改性后,膜的通量、疏水性和截留性有所提高,稳定性大幅提升。当PMMA-g-PDMS浓度为8%时,膜的静态接触角由118.68°增加至157.47°,在以温度为70℃,质量分数3.5%的NaCl溶液为进料液的DCMD实验中,改性膜的通量由基膜的11.28 kg/（m²·h）提高至15.44 kg/（m²·h）,通量衰减降低了35%.     

P(MMA-co-HEA)/PVDF共混分离膜的制备及性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要单体,以丙烯酸羟乙酯(HEA)为功能单体,利用自由基溶液聚合制备了共聚物P(MMA-co-HEA),与聚偏氟乙烯(PVDF)进行共混,制成分离膜。通过改变功能单体HEA的含量,制得一系列分离膜,分别测试其FTIR、TG、SEM、水接触角、水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率以及耐污染性能。发现亲水组分P(MMA-co-HEA)的引入能显著改善共混膜的亲水性,随着HEA含量的提高,其水通量、热稳定性和耐污染性能都逐渐提升,对BSA的截留率有所降低。其中MMA:HEA为3:2时共混膜的整体性能最好。     

强疏水性PDMS/PVDF微孔膜的制备及其性能研究

利用非溶剂相转化法（NIPS）,通过在聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中加入聚二甲基硅氧烷(PDMS),制备了PDMS/PVDF共混疏水微孔膜,并研究了凝胶浴组成（水/乙醇）对铸膜液凝胶动力学、膜形貌、疏水性及力学性能的影响。结果表明,随着凝胶浴中乙醇百分含量由零增加至100 %时,PDMS/PVDF共混膜的断面上指状孔基本消失,海绵状孔结构贯穿断面;当凝胶浴中乙醇含量为100 %时,PDMS与PVDF发生分相;膜表面疏水性能增加,水接触角达到139.68 °;弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率分别由（48.06±4.20）、（2.82±0.15） MPa、（92.90±2.53） %下降至（15.70±2.83）、（0.72±0.13） MPa、（15.47±1.63） %。     

MOF-199@GO改性PVDF荷电纳滤膜的制备及其性能

采用原位生长法制备了MOF-199@氧化石墨烯（GO）纳米复合材料,并对聚偏氟乙烯（PVDF）支撑膜进行表面改性,以克服PVDF膜表面疏水性。通过界面聚合反应,制备了基于MOF-199@GO改性PVDF的聚酰胺复合荷电纳滤膜。采用XRD、SEM、TEM、AFM和zeta电位等手段表征了MOF-199@GO复合材料及MOF-199@GO改性PVDF聚酰胺复合纳滤膜的结构及微观形貌,并测试了MOF-199@GO改性PVDF聚酰胺复合纳滤膜的脱盐性能。结果表明：通过MOF-199@GO复合材料对PVDF支撑膜的表面改性,有效克服了PVDF支撑膜的疏水性,实现了表面聚酰胺薄层的均匀连续生长,荷电纳滤膜表面荷负电性能显著增强,其中经MOF-199@GO充分改性的复合荷电纳滤膜表现出优异的脱盐性能,对MgSO₄、Na₂SO₄、NaCl和MgCl₂四种盐的截留率分别达到了93.56%、93.04%、87.48%和87.11%。     

亲水改性PVDF膜材料及其膜生物反应器应用

膜生物反应器（MBR）技术中最常用的膜材料是聚偏氟乙烯（PVDF）,然而由于PVDF膜的疏水性,使其在用于MBR的运行过程中存在易污染、通量低等缺陷,因此对PVDF膜材料进行亲水改性是近年来国内外研究的热点。本文首先介绍了PVDF膜材料典型的表面涂覆改性和表面化学接枝改性这两种亲水改性方法,然后概述了随着纳米科学技术的兴起,采用无机纳米材料如碳材料氧化石墨烯（GO）、无机抑菌材料纳米银粒子及二氧化钛纳米颗粒等进行功能化复合制备PVDF膜材料等亲水改性方法。研究进展表明,新型亲水改性PVDF膜材料不仅在MBR污/废水处理中优势明显,而且在可再生生物能源生产等可持续发展领域极具潜力。     

抗污染PVDF膜研究进展

聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有优异的力学性能、热稳定性和化学性能而被广泛应用于膜分离技术中,但是,其表面的极强疏水性使其在应用过程中易受到微生物和蛋白类物质的污染,并缩短其使用寿命,因此,对PVDF膜进行改性具有重要的意义.目前,对PVDF膜改性研究主要集中在亲水改性和抗菌改性2方面,通过对膜的亲水性能进行改性能提高其...     

改性PVDF膜在MBR中膜污染的研究

将聚偏氟乙烯膜磺化6 h,在TiO2胶体溶液中浸泡20 min,制得的TiO2改性膜纯水通量约为1 800L/m2·h,高出未改性膜250L/m2·h.通过膜生物反应器中膜阻力的测定,分析膜污染形成的原因,表明膜污染主要是浓差极化层及凝胶层引起的;通过活性污泥对膜污染机理的研究,判断出污泥的过滤过程严格符合沉积过滤定律.在膜生物反应器(MBR)中运行时,TiO2改性膜稳定通量高于未改性膜,总阻力低于未改性膜;通过扫描电镜分析,TiO2改性膜沉积层的厚度比未改性膜薄,表明TiO2改性膜的抗污染性能优于未改性膜.     

共混β-环糊精改性PVDF膜的制备及性能

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂、聚乙二醇20000 (PEG 20000)和聚乙烯吡咯烷酮K30 (PVP K30)为致孔剂,以β-环糊精(β-CD)为添加剂进行共混改性,采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备了β-CD共混改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜。考察了β-CD添加量对改性膜微观形貌、渗透性能和截留性能、亲水性和抗污染性能的影响。结果表明,添加β-CD后改性膜表面开孔数量及孔径增加,膜截面皮层变薄,亚层发展出小指状孔,贯通的大指状孔数量降低,指状孔壁上出现更为疏松的大孔结构。添加β-CD后改性PVDF膜的纯水通量和牛血清蛋白(BSA)截留率均大幅提高,其中β-CD添加量为4%时改性膜的综合性能最佳,其纯水通量为1 848 L/(m²·h·bar),BSA截留率为90.43%。添加β-CD后改性膜动态水接触角下降为0°的时间减少,说明其内在湿润性增强。改性膜在渗透性能和分离性能提高的同时保持了较好的抗污染性能,所有膜的通量恢复率均达到98%以上。     

改性PVDF中空纤维膜处理汽车脱脂废水的性能研究

采用经过亲水疏油改性的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜对汽车脱脂废水进行了油水分离研究。结果表明,在跨膜压差0.08～0.10 M Pa,浓水回流量为膜初始通量的2倍,进液温度30～40℃的操作条件下,PVDF膜处理脱脂废水的分离效果最佳。在清洗液温度45℃条件下,采用纯水-HCl-Na OH+十二烷基苯磺酸钠(SDS)清洗方式可基本去除膜的不可逆污染,通量恢复率达97%。膜的稳定通量达15 L/(m~2·h),油、化学需氧量(COD)、浊度的去除率分别达到98.0%、92.9%、98.5%以上,滤液油含量低于15 mg/L、浊度低于5 NTU、COD质量浓度低于1 350 mg/L,在脱脂废水处理方面表现出巨大的应用潜力。     

界面增强型PVDF/PET膜的制备及性能

通过对支撑材料进行表面改性处理和浸入凝胶法制备了界面增强型聚偏氟乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯（PVDF/PET）超滤膜。用电导率在线测量法确定了硅烷偶联剂 3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）水解液的制备条件,考察了改性处理条件对PVDF/PET膜的界面性能和力学性能的影响。通过180°剥离试验测试PVDF膜与支撑层间的剥离强度,用扫描电镜观察PET无纺布及PVDF膜破坏底面的微观形貌,用傅里叶红外光谱仪表征PET表面化学组成。结果表明,水解液中KH550用量较少时（≤3%）,处理时间延长,PVDF/PET间的剥离强度增大,水解液中KH550用量较多时（>3%）,处理时间延长,PVDF/PET间的剥离强度先增大后减小;PVDF/PET膜的拉伸强度随水解液中KH550用量的增加或处理时间的延长先增大后略减小。改性前后PVDF/PET膜的分离与透过性能对比表明,PET表面改性后,PVDF膜的牛血清白蛋白（BSA）截留率几乎不受影响,水通量略增。     

基于PVDF薄膜辐照接枝制备质子交换膜

含氟磺酸型质子交换膜是一类具有高热稳定性、化学稳定性及良好力学性能的离子交换膜,具有极其广阔的应用前景。采用⁶⁰Co辐照接枝技术,在聚偏氟乙烯（PVDF）基膜上产生自由基聚合位点,进而接枝对苯乙烯磺酰氯单体,经过一定条件酸碱处理得到一种新型偏氟磺酸型质子交换膜。并对其进行红外分析,结果显示PVDF膜上成功接枝上了对苯乙烯磺酰氯单体;定量研究了在相同辐照总剂量、不同剂量率条件下,所得质子交换膜的质子传导率、吸水率及离子交换容量与接枝率的关系,结果表明：当剂量率为40 Gy·min^-1时,所得质子交换膜接枝率为52.7%,吸水率为36.85%,80℃时质子传导率达到136 mS·cm^-1,离子交换容量为1.274 mmol·g^-1。     

膜蒸馏用PDMS/PVDF/PTFE三元共混微孔膜制备

采用浸没沉淀相转化法制备了聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯/聚四氟乙烯（PDMS/PVDF/PTFE）三元共混微孔膜,并用于20 g/L NaCl水溶液的膜蒸馏脱盐实验。通过扫描电子显微镜观察以及接触角、膜孔隙率和膜平均孔径分析,研究了PTFE含量对膜结构与性能的影响。结果表明,随着PTFE含量的增加,共混微孔膜断面的指状孔逐渐被海绵状取代,平均孔半径由0.234 μm增加到0.354 μm,膜孔隙率由53.4 %增加到81.3 %;膜下表面与水接触角从118.52 °增加到131.11 °;膜蒸馏过程中通量逐渐增加,截留率先稳定后降低,PTFE含量为40 %（质量分数,下同） 时达最大,为99.99 %,此时膜蒸馏通量达16.60 kg/(m2·h)。     

Modified silicone–PVDF composite hollow‐fiber membrane preparation and its application in VOC separation

Polydimethylsiloxane^vi–poly(vinylidene fluoride) (PDMS^vi–PVDF) composite membranes were prepared using asymmetric PVDF hollow‐fiber membranes as the substrate where a very thin layer of silicone‐based coating material was deposited via a developed dip coating method. The preparation of the composite membranes under various conditions were investigated. In the optimal coating procedure, homogenous and stable oligo‐PDMS^vi coating layers as thin as 1–2 μm were successfully deposited on the surface of PVDF membranes. The developed PDMS^vi–PVDF composite membranes were applied for separation of a wide variety of volatile organic compounds (benzene, chloroform, acetone, ethyl acetate, and toluene). The results showed that the PDMS^vi–PVDF hollow‐fiber composite membranes that had been developed exhibited very high removal efficiency (>96%) for all the VOCs examined under favorable operating conditions. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2006     

亲疏水性CuBTC/PVDF复合膜应用于膜蒸馏抗油实验

采用水热法合成亲水性的CuBTC金属有机骨架(MOFs)颗粒,采用聚乙烯醇(PVA)作为黏合剂,用抽滤的方法将CuBTC颗粒附载在聚偏氟乙烯(PVDF)膜上,之后用戊二醛(GA)对PVA进行交联,制备出表层亲水、底层疏水的CuBTC/PVDF复合膜。通过场发射电子显微镜、比表面积及孔径分析仪、接触角测量仪、孔径分析仪、X射线衍射仪等对CuBTC颗粒和不同CuBTC含量的复合膜的表面特征、结构形态和稳定性进行了表征。结果表明,CuBTC颗粒有着较大的比表面积和孔容,CuBTC颗粒可以牢固地抽滤在PVDF膜表面,热稳定性高且有较好的柔韧性。与抽滤前的PVDF膜相比,随着CuBTC颗粒的增多,膜厚度有所增加,孔径和孔隙率有所减小,但对其膜蒸馏膜通量的影响不大,且在CuBTC含量在0.6 g时表现出较好的性能。在以1 g/L原油和35 g/L氯化钠混合溶液为进料液对原膜和复合膜进行直接接触膜蒸馏抗油污实验,发现原膜很快被油污染堵塞毛孔,而复合膜具有良好的抗油污染能力,可以进行长期的膜蒸馏实验。     

PEG含量对PVDF/PEG共混膜性能的影响

以聚乙二醇(PEG)为添加剂,利用非溶剂致相分离法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/PEG共混膜,使用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、接触角测量等表征测试方法,研究了PEG含量对PVDF/PEG共混膜性能的影响。结果发现,PEG的加入使PVDF的结晶性能下降,同时也使其结构发生了变化。但是由于PEG的亲水性,当PEG的质量分数小于5%时,PVDF/PEG共混膜的亲水性随着PEG含量的增大而逐渐得到改善。     

Preparation and characterization of poly(vinylidene fluoride)/sulfonated poly(phthalazinone ether sulfone ketone) blends for proton exchange membrane

Poly(vinylidene fluoride)/sulfonated poly(phthalazinone ether sulfone ketone) (PVdF/SPPESK) blend membranes are successfully prepared by solution blending method for novel proton exchange membrane (PEM). PVdF crystallinity, FTIR‐ATR spectroscopy, thermal stability, morphology, water uptake, dimension stability, and proton conductivity are investigated on PVdF/SPPESK blends with different PVdF contents. XRD and DSC analysis reveal that the PVdF crystallinity in the blends depends on PVdF content. The FTIR‐ATR spectra indicate that SPPESK remains proton‐conducting function in the blends due to the intactness of ? SO₃H group. Thermal analysis results show a very high thermal stability (T_d1 = 246–261°C) of the blends. PVdF crystallinity and morphology study demonstrate that with lower PVdF content, PVdF are very compatible with SPPESK. Also, with lower PVdF content, PVdF/SPPESK blends possess high water uptake, e.g., P/S 10/90 and P/S 15/85 have water uptake of 135 and 99% at 95°C, respectively. The blend membranes also have good dimension stability because the swelling ratios are at a fairly low level (e.g., 8–22%, 80°C). PVdF/SPPESK blends with low PVdF content exhibit very high proton conductivity, e.g., at 80°C, P/S 15/85 and P/S 10/90 reach 2.6 × 10^?2 and 3.6 × 10^?2 S cm^?1, respectively, which are close to or even higher than that (3.4 × 10^?2 S cm^?1) of Nafion115 under the same test condition. All above properties indicate that the PVdF/SPPESK blend membranes (particularly, with 10–20% of PVdF content) are very promising for use in PEM field. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

聚偏氟乙烯共混隔膜的制备与性能

以乙二醇二甲基丙烯酸酯和丙烯腈为单体,合成了聚合物poly(AN-co-PEGDMA),然后与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,制备了不同poly(AN-co-PEGDMA)含量的PVDF/poly(AN-co-PEGDMA)共混隔膜,利用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热对共混隔膜的性能进行表征。结果表明,随着poly(AN-co-PEGDMA)含量的增加,PVDF/poly(AN-co-PEGDMA)的玻璃化转变温度逐渐提高,衍射峰的谱峰强度逐渐降低,隔膜的结晶度降低。SEM结果显示,随着poly(AN-co-PEGDMA)含量的增加共混隔膜的孔隙变大,有利于电解液的有效吸收。通过对PVDF/poly(AN-co-PEGDMA)共混隔膜电导率、吸液率的测定,表明在poly(AN-co-PEGDMA)质量分数为30%时,制得的共混隔膜的性能较佳。在此基础上,对共混隔膜构建的聚合物锂离子电池的电化学稳定窗口、电池容量和循环性能进行测试,其电化学稳定窗口为0～4.7 V(vs Li+/Li),放电电容为1.433～1.151 mAh,可以满足商业使用要求,具有广阔的应用前景。     

In situ crosslinking of hyperbranched polyglycerol in casting solutions and its effect on the structure and properties of porous PVDF membranes

Porous membranes were prepared via phase inversion process from casting solutions composed of poly(vinylidene fluoride), hyperbranched polyglycerol (HPG), and N,N‐dimethylacetamide. To seek a stable presence of HPG in the resulting membranes, it was crosslinked in the casting solutions using 4,4′‐oxydiphthalic anhydride as the crosslinking agent. The membranes were characterized in terms of morphology, surface and bulk chemical compositions, water contact angle, porosity, water flux, and bovine serum albumin (BSA) adsorption experiments. The effects of HPG content and crosslinking degree on the membrane structure and properties were investigated. The increasing of crosslinking degree resulted in a significant improvement in HPG stability in the membrane matrix, and a remarkable enrichment of the crosslinked HPG at the separation surface was observed when the membrane was shaken in water at a relatively high temperature (60°C). This enrichment led to a decrease in the value of water contact angle and an improvement in fouling‐resistance. To optimize the membrane performance, a small amount of poly(vinylpyrrolidone) (PVP) was used as an additive, and it was found that the addition of PVP led to a considerable increase in water flux. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

聚偏氟乙烯/有机累托土纳米复合超滤膜的制备、表征和性能研究

用溶液插层法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/有机累托土(OREC)纳米复合超滤膜,研究了OREC含量对复合膜力学性能、表面粗糙度、微观形貌、结晶行为和亲水性的影响,并测定了复合膜的性能。结果表明:OREC的加入对复合膜微观形貌有重要影响,使膜的孔隙率从44.6%增加至71.3%;OREC的加入有利于PVDF中亲水性β相的生成,在其含量较高时能显著提高复合膜的表面粗糙度和表面亲水性,并能同时提高复合膜的纯水通量和蛋白截留率;刚性OREC片层的加入,能显著改善复合膜的力学性能,对弹性模量的增强尤为明显,可达纯PVDF膜的5.8倍。