阴离子聚丙烯酰胺对SiO2/PVDF离子膜的污染机制研究

聚偏氟乙烯(PVDF)以其优良的化学稳定性、耐热性和易成膜等特点在膜合成中倍受青睐,但由于PVDF膜的疏水性,使其在水处理领域的应用受到了限制。纳米SiO2/PVDF离子交换膜电渗析处理含阴离子聚丙烯酰胺(APAM)高矿化度污水膜污染试验研究表明,APAM对SiO2/PVDF和PVDF阴离子交换膜的污染主要是膜表面吸附污染,阻碍了离子的迁移。扫描电镜和能谱分析证实了阴膜表面的污染物成份是APAM和少量钙的无机盐。APAM对阳膜的污染较轻。SiO2/PVDF膜的抗APAM的污染能力好于PVDF膜。     

IL/GO/PVP/PVDF改性膜处理重金属离子的研究

将离子液体（IL）1-乙基-3-甲基咪■六氟磷酸盐（[EMIM]PF₆）、氧化石墨烯（GO）、聚乙烯吡咯烷酮K30（PVP）、聚偏氟乙烯（PVDF）、二甲基甲酰胺（DMF）共混制备IL/GO/PVP/PVDF改性超滤膜。以IL/GO复合添加剂为变量,测试了膜对Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺ 3种重金属离子的截留率和抗污染率,并探究了离子浓度和pH对膜截留性能的影响。结果表明,IL/GO的添加降低了超滤膜接触角,有效提高了膜表面的亲水性。当IL/GO复合添加剂质量分数为4%/0.6%时膜的综合性能最佳,对Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺的截留率可达96.31%、97.72%、96.47%,受污染后通量恢复率为79.24%、85.70%、82.28%。     

基于硅烷偶联剂表面改性制备Al_2O_3/PVDF杂化膜

采用硅烷偶联剂(2-氰乙基)三乙氧基硅烷对纳米Al_2O_3粒子进行表面改性,利用热致相变法制备了改性Al_2O_3/PVDF有机无机杂化膜,研究了改性Al_2O_3的添加量对杂化膜性能的影响。经(2-氰乙基)三乙氧基硅烷改性后,纳米Al_2O_3粒子的团聚减少,改性后纳米Al_2O_3的平均最小粒径为52.23nm。与纯PVDF膜比较,改性纳米Al_2O_3的添加改善了PVDF膜的形貌结构,改性Al_2O_3/PVDF杂化膜形成的球晶明显增加,球晶的密度尺寸缩小,杂化膜中形成了大量连通的界面孔,膜的孔隙率升高,改善了PVDF膜的力学性能和亲水性,提高了截留率。当纳米粒子添加量达到5%时,膜的截留率提高了7.2%,膜的纯水通量达到了593.95L/(m~2·h),膜强度达到5.0MPa。     

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。     

紧实型GO/PVDF复合膜对有机染料的去除性能研究

采用氧化石墨烯(GO)改性PVDF膜，利用浸没沉淀相转化的方法制备了紧实型GO/PVDF复合膜，对膜的亲水性、纯水通量和表面Zeta电位等性能进行了考察，并选择罗丹明B和甲基橙分别代表正负电荷染料，对膜的吸附、脱附和截留性能进行了考察。结果显示，膜的纯水通量从45.10 L/(m²·h)增加到58.40 L/(m²·h)。GO含量为0.50%(质量)时(M2)，膜的综合性能较优。GO/PVDF复合膜对罗丹明B的吸附效果较好，1.5 d之后，M0~M3的吸附量分别为1.02、1.24、1.79和1.49 mg/g。乙醇对罗丹明B的脱色率达到80%以上。膜对甲基橙的吸附效果较差，M2的吸附量仅为0.46 mg/g，0.10 mol/L HCl溶液对甲基橙脱色率达到86%以上。膜对两种染料的截留率均保持在57.60%和57.20%以上。为纳米材料改性有机膜的制备以及对有机染料的去除提供了一定的科学依据。     

紧实型GO/PVDF复合膜对有机染料的去除性能研究

采用氧化石墨烯(GO)改性PVDF膜,利用浸没沉淀相转化的方法制备了紧实型GO/PVDF复合膜,对膜的亲水性、纯水通量和表面Zeta电位等性能进行了考察,并选择罗丹明B和甲基橙分别代表正负电荷染料,对膜的吸附、脱附和截留性能进行了考察。结果显示,膜的纯水通量从45.10 L/(m~2·h)增加到58.40 L/(m~2·h)。GO含量为0.50%(质量)时(M2),膜的综合性能较优。GO/PVDF复合膜对罗丹明B的吸附效果较好,1.5 d之后,M0～M3的吸附量分别为1.02、1.24、1.79和1.49 mg/g。乙醇对罗丹明B的脱色率达到80%以上。膜对甲基橙的吸附效果较差,M2的吸附量仅为0.46 mg/g,0.10 mol/L HCl溶液对甲基橙脱色率达到86%以上。膜对两种染料的截留率均保持在57.60%和57.20%以上。为纳米材料改性有机膜的制备以及对有机染料的去除提供了一定的科学依据。     

g-C3N4/PVDF改性复合膜的制备及性能研究

将三聚氰胺烧制法制得的g-C₃N₄添加至PVDF铸膜液基体,采用相转化法制备g-C₃N₄/PVDF改性复合膜。X射线衍射、红外光谱和接触角测试实验结果表明,g-C₃N₄和PVDF有效结合,且在相转化过程中g-C₃N₄转移至膜表面,复合膜表面的亲水性增强。借助SEM发现g-C₃N₄/PVDF改性复合膜孔道和孔径均发生了改变。结合膜性能测试实验,证实其亲水性有较大提升,接触角降至58.6°,J_w为PVDF-0膜的2.5倍。此外g-C₃N₄能有效活化分子氧,产生超氧自由基用于有机污染物的光催化降解,对于BSA的截留率提高了56%左右,对亚甲基蓝溶液的截留率提高了49%,较纯PVDF膜有更优的抗污染性,通量恢复率可达85.28%。     

单价选择性电渗析处理酸性重金属废水试验研究

采用单价选择性离子交换膜电渗析对污酸中的重金属离子进行分离。考察了电流密度、流量、电压及酸度对H~+、Zn~(2+)和Cd~(2+)分离效率的影响。结果表明,污酸酸度(质量分数)为5%,Zn~(2+)和Cd~(2+)初始质量浓度分别为20、5mg/L,电流密度为25 m A/cm~2,淡水室和浓水室流量均为15 L/h,电渗析装置运行168 min时,淡水室中H~+透过率为85%,Zn~(2+)和Cd~(2+)泄漏率均为12.86%,重金属离子截留率较高,达到分离污酸中重金属离子的目的。     

m-ZrO_2/PVDF共混膜的制备及性能研究

针对PVDF膜在应用中亲水性差、易污染的缺陷,以小粒径的单斜相纳米Zr O2作添加剂,制备了1种新型m-Zr O2/PVDF共混膜,用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对该膜进行了物相及化学基团分析,用发射场扫描电镜(FSEM)观察表征了该膜表面与断面结构,并研究了m-Zr O2纳米颗粒质量分数在0~1%时,该膜的亲水接触角、纯水通量、截留率及通量恢复率等关键膜性能指标的变化情况。结果表明,m-Zr O2纳米颗粒的适宜加入量为质量分数0.75%,这可使PVDF膜的纯水通量、BSA过滤通量及纯水通量恢复率均提高约30%。     

发酵液的组成对纳滤分离谷氨酰胺的影响

研究了谷氨酰胺发酵液中盐离子对纳滤分离提取谷氨酰铵的作用，系统地考察了操作温度和发酵液组成对纳滤分离透过特性的影响，确定了纳滤分离时发酵液最佳稀释倍数和操作温度. 结果表明，二价阳离子通过改变膜面电荷密度对谷氨酸的透过特性产生很大影响，使其截留率降低了8%. 发酵液中较高浓度的(NH4)2SO4使谷氨酸和谷氨酰胺的截留率和透过通量明显降低，但较高浓度的NH4Cl影响较小，这体现了纳滤膜对不同离子排斥力的差异. 当发酵液稀释至谷氨酰胺浓度为1%，pH调至7时，发酵液中的其它盐离子和残糖因浓度较低而对纳滤分离影响不显著.