PA/PDA/CPVC复合纳滤膜的制备及其在模拟染料废水处理中的应用

以氯化聚氯乙烯(CPVC)超滤膜为基膜,将多巴胺(DA)和聚乙烯亚胺(PEI)共沉积后,与均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合制备了聚酰胺/聚多巴胺/氯化聚氯乙烯(PA/PDA/CPVC)复合纳滤膜。通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、接触角仪对PA/PDA/CPVC复合纳滤膜选择层的化学结构、微观结构、表面粗糙度及亲水性进行了表征,探讨了PEI质量浓度对复合纳滤膜结构和性能的影响。研究结果表明：随着PEI质量浓度的增大,复合纳滤膜表面变得光滑、亲水性增强,通量先增大后减小;PEI质量浓度为5g/L时,复合纳滤膜的通量达到最大。PA/PDA/CPVC复合纳滤膜对染料活性黑5(RB5)的截留率皆高于94%,而对NaCl的截留率低于5.6%,说明该复合纳滤膜能够对染料和盐进行较好的分离,复合纳滤膜在模拟RB5染料废水处理中稳定性良好。     

曝气辅助聚多巴胺共沉积膜的制备与表征

聚偏氟乙烯(PVDF)膜具有良好的物理化学稳定性和分离性能,以提升PVDF膜亲水性为目标的膜材料改性研究一直是膜研究的重点.聚多巴胺/聚乙烯亚胺(PDA/PEI)共沉积法可生成性能优异的亲水涂层,是制备亲水膜的重要方法.本研究针对疏水PVDF中空纤维膜的亲水改性,建立了曝气辅助PDA/PEI共沉积法,为多巴胺/聚乙烯亚胺(DA/PEI)溶液提供富氧环境,加快DA和PEI的反应速率,实现疏水中空纤维膜快速亲水化.相比于静置沉积,曝气辅助共沉积体系能够在反应90 min后获得性能良好的亲水改性膜.曝气辅助沉积改性膜接触角为45.3°,纯水通量为201.2 L/(m²·h),渗透性能显著提升;改性膜具有优异BSA截留率.     

改性水滑石复合纳滤膜的制备及染料/盐分离性能研究

通过低饱和共沉淀法制备水滑石(LDH),采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)法在水滑石片层表面接枝聚对苯乙烯磺酸钠(PSS),制备改性水滑石LDH-PSS,最后采用层层自组装法制备LDH/LDH-PSS复合纳滤膜,并研究复合纳滤膜对染料与二价盐的分离效果以及不同添加量和LDH/LDH-PSS层数对其性能的影响.分析复合纳滤膜对一价盐、二价盐以及活性黑的截留性能和膜的纯水通量,研究复合纳滤膜的分离性能.结果表明,复合纳滤膜的纯水通量随着水滑石和改性水滑石层数的增加而降低,复合纳滤膜的纯水通量最高达到145 L/(m~2·h·MPa).复合纳滤膜对活性黑5的截留率可达96.7%,且对二价无机盐MgSO_4的截留率低至20%以下.     

PDA夹层调控的荷正电纳滤膜的制备及在水处理中的应用

当前商用纳滤膜在溶液中多显示荷负电，而根据道南效应，荷正电纳滤膜在分离废水中的荷正电物质时更具优势。本工作在掺杂金属有机骨架(MOF)的混合基质基膜上构建聚多巴胺(PDA)中间层，再通过聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)的交联反应制备了荷正电聚酰胺复合纳滤膜。对多巴胺(DA)沉积浓度和时间及TMC有机相的添加条件进行优化；对比了PDA中间层添加前后两种复合纳滤膜对1 g/L的MgCl₂、NaCl、MgSO₄、Na₂SO₄溶液的渗透截留情况；重点考察了改性膜对含Cu²⁺、Ni²⁺和Pb²⁺的重金属溶液及五种阴阳离子染料的处理情况，最后评估了膜的耐污染性能。结果表明，将2 g/L的DA在超滤支撑层上沉积90 min, PEI水相浓度为1.2%、浸没时间为7 min、TMC有机相浓度为0.5%、交联时间为120 s时，所制备的改性膜的综合性能最佳，膜的接触角为51.5°,表面粗糙度下降，等电点在pH为9左右，在溶液中显示荷正电。改...     

海藻酸钙改性聚偏氟乙烯静电纺丝膜用于油水乳液的自重驱动分离

聚偏氟乙烯(PVDF)具有化学稳定性良好、机械强度高和热稳定性好等优点。通过静电纺丝技术制备的PVDF膜具有高的孔隙率和较高的纯水渗透系数。利用海藻酸钠和钙离子交联对静电纺丝PVDF膜进行改性得到海藻酸钙改性聚偏氟乙烯(CaAlg/PVDF)复合微滤膜,将其运用于油水乳液的分离.结果表明,所制备的改性膜具有更好的亲水性,对含油废水的渗透系数高达20 000 L/(m²·h·MPa)以上,对其中乳化的甲苯、环己烷的截留率达99%以上.     

PVDF/PDA共混膜的制备及其性能研究

采用多巴胺自聚合原理生成聚多巴胺,通过聚多巴胺对PVDF膜进行共混改性,制得聚偏氟乙烯/多巴胺(PVDF/PDA)共混膜.采用SEM、纯水和酵母悬浊液超滤杯恒压过滤测试以及抗污染能力测试等对共混膜的结构和性质进行考察,同时探讨了不同共混浓度及不同PDA添加量对膜抗污染能力的影响.PDA添加量为0.3%(质量分数)时,纯水通量从PVDF对照膜的56.19L/(m2·h)提高至69.63L/(m2·h).通过重复过滤实验考察共混膜的抗污染能力,结果表明,加入PDA后共混膜的抗污能力有很大提高,PVDF对照膜的一次和二次通量恢复率仅为68.5%和56.4%,而PDA改性后的共混膜通量恢复率均在90%以上.     

PA/PMIA复合纳滤膜的制备及性能研究

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为膜材料，LiCl和水为添加剂，N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂，通过相转化法制备PMIA超滤基膜.以哌嗪(PIP)为水相单体，均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体，通过界面聚合法制备PA/PMIA复合纳滤膜.考察了单体浓度对复合纳滤膜渗透分离性能的影响，结果表明，当单体浓度增加时，复合纳滤膜的水通量下降，Na₂SO₄的截留率增大；水相单体PIP质量分数为0.5%,油相单体TMC质量分数为0.07%,反应时间为30 s,后处理温度为70℃,后处理时间为3 min时，所制备的PA/PMIA复合纳滤膜的水通量为508.9 L/(m²·h·MPa),Na₂SO₄截留率为98.24%,酰胺(PA)层厚度为40 nm,接触角为44°;PA/PMIA复合纳滤膜在有机溶剂和酸碱中浸泡30 d后，仍保持稳定的Na₂SO₄截留率.     

电中性纳滤膜的制备及其染料脱盐和抗污染性能研究

以硫酸铜/过氧化氢(CuSO₄/H₂O₂)为触发剂,利用多巴胺(DA)辅助磺酸基甜菜碱(SBMA)和聚乙烯亚胺(PEI)快速沉积改性聚丙烯腈(PAN)超滤膜制备了具有电中性表面的纳滤膜(PAN-DPS).系统研究了SBMA和PEI的投料比对PAN-DPS膜的微观结构、化学组成、表面浸润性和荷电性的影响,并考察了膜的染料/盐分离及抗牛血清白蛋白(BSA)污染性能.结果表明,投料比为10∶1的纳滤膜表面沉积了最多的DA和SBMA聚集体,功能层厚度高达636 nm,表面水接触角低至33.2°,等电点约为pH 7.2.其纯水渗透率为156 L/(m²·h·MPa),对甲基蓝的截留率为99.2%,对NaCl、Na₂SO₄和MgCl₂的截留率分别为3.4%、5.4%和8.5%.在1 mg/mL的BSA溶液中的静态吸附量为7.0μg/cm²,过滤BSA溶液3次后的纯水恢复率仍能够达到88.5%,表现出良好的染料脱盐和抗污染性能...     

纳滤与反渗透膜处理含锰废水的初步研究

采用纳滤膜、反渗透膜分离技术对含锰废水进行了试验研究.考察了纳滤膜的操作压力、纯水/浓水比值、Mn2+浓缩倍数、Mn2+截留率及膜通量之间的关系.试验结果表明:纳滤膜对含锰废水有良好的处理效果,一级纳滤膜对Mn2+离子的平均截留率大于98％;浓缩倍数和膜通量随操作压力的升高而升高,2.0 MPa时,浓缩倍数可以达到8.2倍,膜通量可达到28～32 L/(m2·h).一级纳滤产生的纯水用反渗透膜进一步处理,反渗透膜对Mn2+离子的截留率在97％以上,纯水Mn2+离子浓度在0.5 mg/L以下,可以达标排放.     

聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯/聚砜中空纤维纳滤复合膜的研究

以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为表层材料,以对二氯苄为交联剂,聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,通过界面聚合反应(季铵化反应)制备了荷正电中空纤维复合纳滤膜.研究了基膜、PDMAEMA、交联剂、溶剂、催化剂等和制膜工艺对复合纳滤膜截留性能的影响,从中总结出以聚电解质为交联预聚体制备复合纳滤膜的基本规律.首先用本体聚合的方法制备了PDMAEMA,采用中空纤维超滤技术精制PDMAEMA水溶液.PDMAEMA水溶液具有浓度、外加盐和pH的响应性.其凝胶层也表现出相同的特点.研究了以聚砜(PSF)平板膜为基膜时,PDMAEMA复合纳滤膜的制备条件.研究结果如下:此界面聚合反应在有机相中进行;较优的制备条件为:PDMAEMA浓度为2wt%,对二氯苄浓度为1%～1.5%(wt),应加入少量的NaHCO3来维持溶液的微碱性,室温下反应即可进行,反应时间为5h.另外,用辐照交联的方法制备了PDMAEMA平板型复合纳滤膜,所制备的纳滤膜对2g/LMgSO4的截留率为50%左右.中空纤维外压复合纳滤膜的制备实验包括以下内容:进行了中空纤维外压纳滤膜的基膜选择,研究了基膜对聚合物溶液的吸附行为;确定PDMAEMA涂层液的最佳浓度为0.75wt%;在PDMAEMA水溶液中加入0.148mol/L NaHCO3能提高纳滤膜对二价盐的截留率,但对通量的提高不大;往PDMAEMA水溶液中加入5%(v/v)乙醇能得到高通量、高脱盐率的中空纤维纳滤膜,对MgSO4的截留率≥98%,水通量可达19.5L/(m2·h)(内压膜),水通量≥20L/(m2·h)(外压膜);加入催化剂碘化钾(KI)使反应时间缩短为3.5h.荷正电的PDMAEMA中空纤维纳滤膜对无机盐的截留率顺序为:MgSO4＞MgCl2＞NaCl＞KCl＞KI,对阳离子的截留顺序为:Mg2 ＞Na ＞K ,对阴离子的截留顺序为:Cl-＞Br-＞I-.对蔗糖的截留率＞60%,对D-甘露糖的截留率为37.4%(外压膜)和32.2%(内压膜),并能有效软化自来水.对分子量大于300的小分子荷正电染料的截留率＞50%.纳滤操作条件影响纳滤膜对无机盐的截留性能.无机盐的浓度上升,纳滤膜的截留率和通量都略有下降;纳滤膜对无机盐的截留率和水通量随着操作压力的增大而增加.PDMAEMA复合纳滤膜表现出温度敏感性和pH敏感性.制备了PDMAEMA中空纤维内压纳滤膜,确定PDMAEMA溶液的浓度为0.75wt%,内压纳滤膜对无机盐的截留率和通量的变化与压力的关系符合高斯曲线.实验测试了PDMAEMA复合纳滤膜的耐溶剂性,所用溶剂为纯水,0.5mol/L HCl,0.5mol/L NaOH和30%H2O2(wt%).实验表明:PDMAEMA复合纳滤膜的杀菌性、耐碱性和耐氧化性较好,但不适于在酸性介质中保存和使用.     

PDA与PEI共沉积和分步沉积方法对纳滤膜性能的影响

采用聚多巴胺(PDA)与聚乙烯亚胺(PEI)共沉积和分步沉积两种方法对聚砜(PSf)基膜进行改性,对比两种方法改性后纳滤膜性能的差异.对改性前后膜的接触角、通量、截留率及稳定性进行了测试,并通过SEM、AFM、ATR-FTIR、XPS等方法对改性前后膜表面形貌结构、官能团种类、元素组成等进行表征.结果表明,改性时间为8 h时,PDA与PEI分步沉积改性后的膜接触角为49.85°,小于共沉积的68.55°;对MgSO_4的截留率为95.2%,高于共沉积改性后的83.0%,但分步沉积对膜通量的影响更大.连续7 d的过滤实验表明两种方法改性后的纳滤膜的盐渗透通量和截留率具有长期稳定性.Zeta电位显示两种沉积方法均使膜表面电负性降低.膜表面表征表明两种方法均能使PDA与PEI交联涂层牢牢黏附在PSf基膜上,但两种改性方法的反应机理有所不同:PDA/PEI共沉积更易发生Schiff base反应,而分步沉积法更倾向于发生Michael addition反应.研究结果对于不同功能改性膜的发展提供理论基础,为PSf膜表面改性提供参考依据.     

正电型PVC/PEI复合纳滤膜的制备及其盐/染料分离性能

在聚氯乙烯(PVC)超滤膜表面通过沉积形成与之共价结合的聚乙烯亚胺(PEI)层,先后用戊二醛和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(EPTAC)令PEI交联和季铵化,制备了荷正电PVC/PEI复合纳滤膜;考察PEI分子量和EPTAC浓度对膜结构及性能的影响。结果表明,当分子量分别为5万和7万的两种PEI按质量比1∶1混合使用时,可以得到皮层致密均一的复合膜,EPTAC季铵化后PVC/PEI复合纳滤膜荷正电,有良好的亲水性,0.3 MPa操作压力下水通量达58.7L/m2·h,对NaCl不截留,对刚果红染料的截留率达98.9%,在染料和无机盐分离领域具有重要意义。     

PVDF/PA管式复合纳滤膜的制备及后处理研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)管式超滤膜为基膜,无水哌嗪(PIP)为水相单体,均苯三甲基酰氯(TMC)为有机相单体,采用界面聚合法制备PVDF/PA管式复合纳滤膜.研究了管式复合纳滤膜制备过程中,水相单体的浓度、有机相单体的浓度等制备条件和用甘油后处理对膜分离性能的影响.结果表明,所制备的管式复合纳滤膜在0.4 MPa、25℃下对2 000 mg/L的MgSO_4水溶液的截留率为95.5%,对应的通量为48 L/(m~2·h).     

交联法制备聚酰亚胺中空纤维纳滤膜

以不同分子量的聚乙烯亚胺(PEI)和小分子二元胺作为交联剂,对聚酰亚胺(PI)中空纤维膜进行化学交联来制备耐溶剂纳滤膜.考察了PEI分子量和交联时间对膜分离性能的影响.结果表明,膜分离性能随PEI分子量的增加变差,随交联时间的增加变好.用PEI600作为交联剂,交联时间为4h时,膜的纯水通量为8.3L/(m~2·h·MPa),对PEG1000的截留率为97.0%.3种小分子交联剂中,用乙二胺交联膜的分离性能较好,纯水通量为25.8L/(m~2·h·MPa),对PEG1000的截留率为82.6%.纳滤膜对药物三七总皂苷体系有良好的分离性能.     

PVDF/PSA管式复合纳滤膜的制备与耐酸碱的研究

以PVDF管式超滤膜为基膜,以无水哌嗪(PIP)为水相单体、苯-1,3,5-三磺酰氯(TSC)为有机相单体,通过界面聚合制备PSA复合管式纳滤膜Ⅰ和Ⅱ,研究了添加剂的浓度、水相后吹风时间、有机相反应时间等对分离膜性能的影响,通过FTIR、XPS、SEM对PSA纳滤膜进行了表征.结果表明,制备的PSA纳滤膜Ⅰ和Ⅱ在25℃、0.4 MPa下对2 000 mg/L的MgSO₄水溶液的截留率为95%和76%,通量分别为27和28L/(m²·h);其耐酸碱性从pH=3～11上升为pH=0～14,且在不同浓度的酸碱溶液中浸泡22 d,纳滤膜性能依然稳定.     

PA/PVDF中空纤维复合纳滤膜的研究(Ⅱ)复合纳滤膜性能表征

对自制的芳香聚酰胺(PA)/聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维纳滤膜进行了膜性能表征,讨论了自制的PA/PVDF中空纤维纳滤膜的结构和接触角,探讨了不同操作条件以及物料性质对中空纤维纳滤膜分离性能的影响.实验结果表明,自制的PA/PVDF中空纤维复合纳滤膜对多价盐和分子量在300以上的有机分子的截留率较高,符合纳滤膜的分离范围.     

基于BTP/PIP-TMC界面聚合体系制备高通量复合纳滤膜

选择具有良好亲水性和线性结构特征的1,3-二[三(羟甲基)甲氨基]丙烷(BTP)与哌嗪(PIP)共同组成水相单体,与均苯三甲酰氯(TMC)通过界面聚合合成复合纳滤膜.利用ATR/FTIR、SEM和接触角测定仪等手段对合成的复合纳滤膜进行表征,并考察水相单体中BTP含量对纳滤膜渗透分离性能和亲水性的影响.结果表明,BTP被成功引入到聚酰胺分离层中,随着水相单体中BTP含量的提高,聚酰胺分离层厚度和水通量都有所增加,但对无机盐的截留性能下降.最佳的水相组成为：PIP质量分数为0.4%,BTP质量分数为0.6%,此时复合纳滤膜的纯水渗透系数为105 L/(m²·h·MPa),达到原膜的1.54倍,对Na₂SO₄、MgSO₄、MgCl₂和NaCl的截留率分别为97.3%、91.4%、40.7%和31.7%.     

季铵盐壳聚糖/聚砜复合纳滤膜的制备及性能表征

通过涂敷交联法制备了一种新型荷正电纳滤膜,其中以三甲基壳聚糖酰氯（TMC）为膜材料配制铸膜液,以聚砜超滤膜为基膜,环氧氯丙烷为交联剂.试验在全面考察该复合纳滤膜制备工艺基础上,重点探讨了交联时间对复合纳滤膜性能的影响.结果显示:该方法极大地缩短了交联时间,最优交联时间仅为2 h;同时最优条件所制备纳滤膜的纯水透过系数为14.09L/（m²·h·MPa）,表面粗糙度约为4 nm;对无机盐的截留顺序符合以下规律:MgCl₂>NaCl>MgSO₄>Na₂SO₄,满足荷正电纳滤膜的Donnan平衡模型.     

以PAMAM/TMC为单体的复合纳滤膜制备及其在油田采出水处理中的应用

以聚砜超滤膜为基膜,通过聚酰胺-胺(PAMAM,G0)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应制备了复合纳滤膜.通过正交实验优化了纳滤膜的制备条件,并通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR-ATR)、场发射扫描电镜(FESEM)进行膜表面结构及形貌分析,测试了纳滤膜的盐截留能力.结果表明:纳滤膜制备条件确定为聚酰胺-胺(PAMAM,G0)浓度为0.25%,均苯三甲酰氯(TMC)浓度为0.3%,界面聚合时间为90s,热处理温度为80℃,热处理时间15min.界面聚合后在超滤膜表面形成了一层致密的聚酰胺(PA)活性皮层,所制得的复合纳滤膜盐截留顺序为Na_2SO_4MgSO_4MgCl_2NaCl,表明纳滤膜表面带有负电荷.纳滤膜处理采油废水时,存在过滤初期的通量快速下降、随后的缓慢下降以及最后的通量稳定3个阶段,且压力为0.7 MPa,0.9 MPa和1.1 MPa时所对应的通量由10L/(m~2·h)逐渐升高到22L/(m~2·h),其对采油废水的盐截留率处在12.6%~14%之间.     

荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备及表征

以聚四氟乙烯(PTFE)平板膜为基膜,对其进行亲水改性后,以支化聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)为主要单体,通过界面聚合制备了荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜。采用红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜和固体表面Zata电位分析仪研究了复合纳滤膜的表面化学结构、微观形貌和荷电特性,结果表明,在亲水PTFE基膜表面形成了致密的多层结构,复合纳滤膜在pH为中性的条件下呈现荷正电。通过优化制备条件,复合纳滤膜对MgCl_2溶液的截留率达到95.7%,水通量为13.47 L/(m~2·h)(测试液浓度1000 mg/L,操作压力0.4 MPa)。此外,测试复合纳滤膜对不同盐溶液的截留率大小顺序为MgCl_2(95.7%)MgSO_4(90.7%)Na_2SO_4(77.5%)NaCl(58.1%),对聚乙二醇(PEG)的截留相对分子质量为402。研究表明制备的复合纳滤膜在硬水软化领域具有潜在的应用价值。