聚羟基丁酸酯纳米纤维支撑海藻酸钙纳滤膜制备及抗污染性能

以聚羟基丁酸酯(PHB)纳米纤维膜为载体,不添加致孔剂,制备了PHB纳米纤维支撑的海藻酸钙(CaAlg)水凝胶纳滤膜(CaAlg-PHB复合膜)。通过扫描电子显微镜观察膜的形貌,研究膜的溶胀性能、拉伸力学性能、亲水性和对乳化油、牛血清蛋白(BSA)溶液的抗污染性能以及对染料的截留性能。结果表明,CaAlg-PHB复合膜的断裂强度与CaAlg自支撑膜相比得到较大提高。乳化油悬浊液和BSA溶液的稳定通量分别为纯水通量的83.82%和86.70%,表明CaAlgPHB复合膜具有良好的抗污染性能。3D超景深显微镜观测显示乳化油在膜表面不粘附,水下二氯甲烷在膜表面的接触角达到148.3°,表明该复合膜在水下超疏油。在0.1 MPa压力下,CaAlg-PHB复合膜对染料刚果红的稳定通量和截留率分别为30.57 L/(m~2·h)和96.95%。     

CaAlg/CMWCNT复合水凝胶纳滤膜的制备及染料截留

制备了海藻酸钙/羧基化多壁碳纳米管(CaAlg/CMWCNT)复合水凝胶纳滤膜,测试了其力学性能、抗污染及染料截留性能。随着CMWCNT含量的增加,湿态CaAlg/CMWCNT过滤膜的拉伸断裂强度先增大后减小,在CMWCNT含量为海藻酸钠质量的1%(质量分数)时达到最大值1.83 MPa。CaAlg/CMWCNT过滤膜具有良好的抗污染性能,对染料亮蓝和刚果红的截留率达到99%以上,通量为19.56L/(m2·h)。     

复合纳滤膜的温度敏感性

采用界面聚合的方法分别制备了聚哌嗪酰胺(PPA)水凝胶及以PPA为功能层的复合膜。研究表明:(1)聚哌嗪酰胺水凝胶的低临界溶解温度(LCSt)在31.5℃附近,溶胀动力学的研究表明聚哌嗪酰胺水凝胶的溶胀度具有温度敏感性;(2)聚哌嗪酰胺复合膜的截留性能具有温度敏感性,水通量随温度的升高急剧增大,截留率随着温度的升高而略有下降;(3)流动电位法的研究表明聚哌嗪酰胺复合膜表面的Zeta电位随温度的升高其绝对值变小,复合膜表面电性能的变化证明了复合膜截留性能的温度敏感性。     

纳米TiO2共混改性PVDF复合膜的制备和性能

将锐钛矿TiO₂纳米颗粒共混于铸膜液中,用溶致相转换分离法制备了纳米TiO₂改性PVDF膜,并对复合膜的结构进行了表征,研究了TiO₂纳米粒子含量对复合膜性能的影响。结果表明,随着TiO₂纳米粒子含量的增加,复合膜的表面水接触角降低、亲水性提高,纯水通量逐渐增加（TiO₂浓度<8%）,复合膜对于蛋白质吸附量降低、膜的抗污染能力提高。当LiC1的浓度（质量分数,下同）为2%、PEG600的浓度为2%、PVDF的浓度为20%、TiO₂的浓度为5%-8%时,杂化膜的孔径大小均匀,TiO2颗粒负载于PVDF膜的骨架中。与PVDF膜比较,TiO₂/PVDF复合膜的亲水性提高、对蛋白质的吸附降低、抗污染能力增强。此复合膜对Cu（Ⅱ）表现出良好的吸附-脱附性能,在150 min内对Cu（Ⅱ）的吸附率为82.19%。     

壳聚糖/聚乙烯醇过滤膜的制备及其性能表征EI北大核心CSCD

以壳聚糖(CS)和聚乙烯醇(PVA)为膜原料,将其溶解于冰醋酸(HAc)、甘油和去离子水的混合液中,形成CS/PVA铸膜液,随后通过刮涂成膜的方式制备CS/PVA复合膜。实验结果表明:在膜的相分离过程中,CS/PVA在凝固浴中浸泡40 min,此时膜具有较为完整的表面结构及疏松的内部孔隙结构。其纯水通量为(90.56±3.92)L/(m^2·h),对牛血清蛋白的截留率可达(93.33±2.83)%。进一步利用此条件下的复合膜对分散黄、分散黑以及分散蓝3种染料进行过滤吸附性能测试,CS/PVA复合膜完整致密的表层结构对染料起到了有效的物理阻隔作用。除此之外,复合膜分子结构中的羟基基团能够与目标染料的氨基基团发生分子内氢键作用,而进一步提高过滤膜对染料的吸附能力。CS/PVA复合膜在130 min时对分散黄、分散黑以及分散蓝染料的过滤吸附逐渐趋于平衡(3种染料初始浓度均为0.1 g/L,过滤操作压力为0.15 MPa),其最终的平衡过滤吸附量分别为(294.42±1.34),(257.77±0.28),(210.74±1.06)mg/g。随后进行染料移除率实验,在NaOH溶液的作用下,CS/PVA复合膜的染料移除率可以达到96%,有利于膜的回收再利用。     

壳聚糖/聚乙烯醇过滤膜的制备及其性能表征

以壳聚糖(CS)和聚乙烯醇(PVA)为膜原料,将其溶解于冰醋酸(HAc)、甘油和去离子水的混合液中,形成CS/PVA铸膜液,随后通过刮涂成膜的方式制备CS/PVA复合膜。实验结果表明:在膜的相分离过程中,CS/PVA在凝固浴中浸泡40 min,此时膜具有较为完整的表面结构及疏松的内部孔隙结构。其纯水通量为(90.56±3.92) L/(m~2·h),对牛血清蛋白的截留率可达(93.33±2.83)%。进一步利用此条件下的复合膜对分散黄、分散黑以及分散蓝3种染料进行过滤吸附性能测试,CS/PVA复合膜完整致密的表层结构对染料起到了有效的物理阻隔作用。除此之外,复合膜分子结构中的羟基基团能够与目标染料的氨基基团发生分子内氢键作用,而进一步提高过滤膜对染料的吸附能力。CS/PVA复合膜在130 min时对分散黄、分散黑以及分散蓝染料的过滤吸附逐渐趋于平衡(3种染料初始浓度均为0.1 g/L,过滤操作压力为0.15 MPa),其最终的平衡过滤吸附量分别为(294.42±1.34),(257.77±0.28),(210.74±1.06) mg/g。随后进行染料移除率实验,在NaOH溶液的作用下,CS/PVA复合膜的染料移除率可以达到96%,有利于膜的回收再利用。     

蛋白质印迹羧化多壁碳纳米管/CaAlg水凝胶膜及其修饰的电化学传感器

文中以牛血清白蛋白(BSA)为模板、海藻酸钠(NaAlg)为功能单体，掺杂羧化多壁碳纳米管，经CaCl₂溶液交联制备了BSA分子印迹羧化多壁碳纳米管/海藻酸钙(CMWCNTs/CaAlg)复合水凝胶膜(MIP)，同时不用模板制备了非印迹膜(NIP)，研究了CMWCNTs含量对膜力学性能的影响；膜厚度、洗脱液pH值对BSA吸附性能的影响。研究了MIP膜的吸附选择性。结果表明，当CMWCNTs的质量为NaAlg的2%时，水凝胶膜同时具备良好的抗溶胀性能和力学性能。膜厚度控制在0.2 mm，洗脱液pH值为7.4时，MIP膜对BSA的吸附量最大，为35.04 mg/g。将MIP膜负载于裸碳电极表面，循环伏安法和差分脉冲伏安法测试表明，MIP膜修饰电极对BSA表现出较高的选择识别性。     

氧化石墨烯/海藻酸钙水凝胶复合膜对水中Cd(II)的吸附

将氧化石墨烯(GO)、致孔剂与海藻酸钠共混后与CaCl₂交联制备的GO/海藻酸钙（CA）水凝胶复合膜作为含重金属废水的吸附材料。采用SEM和TEM表征了复合膜的表面形貌及透射性能,且分析了GO的加入对复合膜的力学性能、平均孔径、水通量及表面官能团的影响。为探究GO/CA水凝胶复合膜的吸附性能,考察了其吸附Cd(II)的影响因素:pH（6~7）值、初始离子浓度、接触时间、温度（三者均正相关）。用FTIR、XPS在吸附前后对复合膜进行了表征;引入了吸附动力学和等温线模型分析其吸附机制。探究结果表明GO的加入提高了复合膜的力学性能、平均孔径及水通量;吸附过程遵循Langmuir等温线,属于单层吸附,拟合得到的最大吸附量为173.61 mg/g;伪一级和伪二级吸附动力学分别在低浓度和高浓度时能较好地描述吸附过程的动力学行为;吸附机制主要为物理作用力吸附和离子交换。经过5个连续的吸附-解吸循环证明了GO/CA水凝胶复合膜的可重复利用性。      

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。     

PVA/PHEMA水凝胶滤膜的制备及其过滤印染废水特性研究

针对印染废水直接排放对环境造成污染的问题,制备PVA/PHEMA水凝胶滤膜对印染废水中的有机废物进行截留.以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)凝胶膜作为染料处理基体,加入聚甲基丙烯酸羟乙酯(polyhydroxyethyl methacrylate,PHEMA)网络,以强化滤膜对染料组分的吸收.同时,在聚合过程中加入气相二氧化硅并以氢氟酸浸泡刻蚀制孔,从而提高膜的水通量.实验测得该PVA/PHEMA复合水凝胶膜对于亚甲基蓝和刚果红两种染料溶液的截留率分别为89.7％和93.1％,过滤通量分别达到5.8 L/(m2·h)和10.7 L/(m2·h),显示出良好的染料截留作用.     

TiO2共混丝朊接枝聚丙烯腈过滤膜制备及性能研究

针对传统高分子过滤膜使用有机溶剂易造成环境污染的问题,以氯化锌水溶液为溶剂,丝朊均相接枝聚丙烯腈,加入纳米TiO2得到铸模液,以水为凝固浴,制备TiO2共混的丝朊接枝聚丙烯腈(SF-g-PAN/TiO2)过滤膜。通过扫描电子显微镜,红外光谱等方法对膜进行表征,研究不同TiO2含量的SF-g-PAN过滤膜的亲水性、抗污染性能、力学性能以及SF-g-PAN/TiO2膜对不同分子量染料的截留。结果表明:随着TiO2含量的增加,膜的力学强度先增大后减小。TiO2含量为1%(质量分数)时,膜的力学和抗污染性能最好;在0.10 MPa下,SF-g-PAN/TiO2膜对于分子量大于660的染料截留率为96%以上,通量达到80 L/(m^2·h)。     

硅酸钙-海藻酸钙复合水凝胶膜的制备及表征

将海藻酸钠与硅酸钙共混,经过钙离子交联制备了硅酸钙-海藻酸钙(CaSiO_3-CaAlg)复合水凝胶平板膜,观测了其形貌。对CaSiO_3-CaAlg复合膜进行了FTIR、TG和XRD表征。研究了不同CaSiO_3含量的CaSiO_3-CaAlg复合水凝胶平板膜在湿态下的力学拉伸性能,并研究了其溶胀性能。结果表明,CaSiO_3与CaAlg具有较好的相容性,CaSiO_3的加入改善了CaAlg的热性能。随着CaSiO_3含量的增加,CaSiO_3-CaAlg复合水凝胶膜的极限应力先增加后减小。CaSiO_3-CaAlg复合水凝胶膜制备方法简单,没有用到任何有机溶剂,膜厚度可控且均匀,易批量生产,有望应用于组织工程材料以及医用敷料中。     

ZIF-8-NH2/有机硅杂化膜的制备及渗透汽化脱盐性能研究

石油和天然气开采、电厂脱硫及海水淡化等工业活动会产生大量的高含盐废水, 有效处理这些高盐废水是实现液体零排放的关键。本研究以多孔α-Al₂O₃陶瓷膜为支撑体, 将氨基功能化的沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8-NH₂)填充到1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)中, 制得ZIF-8-NH₂/有机硅杂化膜, 将其应用于高浓度盐水渗透汽化脱盐, 并系统考察了ZIF-8-NH₂含量、进料温度与浓度等因素对其脱盐性能的影响。实验结果表明, 与BTESE膜及ZIF-8/BTESE杂化膜相比, 氨基功能化的ZIF-8-NH₂/BTESE杂化膜的水渗透率和盐截留率均有所提高。在连续50 h渗透汽化脱盐测试中, ZIF-8-NH₂/BTESE杂化膜表现出优异的结构稳定性, NaCl表观截留率始终保持在99.95%以上, 水渗透率保持在6.3×10^-11 m³/(m²×s×Pa)以上。此外, NaCl截留率几乎不受进料温度和进料浓度的影响, 在高盐废水处理领域表现出良好的应用前景。     

PEG交联有机硅/陶瓷杂化膜的制备及反渗透脱盐性能

采用聚乙二醇(PEG)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)进行交联共聚, 以多孔α-Al₂O₃陶瓷膜为支撑体制备了一系列PEG交联的有机硅杂化膜。通过原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和水接触角测试(CA)对膜结构和物化性质进行了表征。将制备的BTESE/PEG杂化膜应用于反渗透脱盐, 考察了PEG含量、操作压力、进料浓度和操作温度等因素对改性杂化膜分离性能的影响。实验结果表明, 相比于未改性的BTESE膜, 10wt% PEG交联的有机硅杂化膜BTESE/PEG-10的水渗透率和盐离子表观截留率均有所提高。随着操作压力的升高和进料盐含量的下降, NaCl截留率上升而水渗透率基本恒定。在高达70℃的温度循环实验中, BTESE/PEG-10杂化膜表现出优异的水热稳定性, NaCl表观截留率始终保持在97%以上, 水渗透率高达1.2×10^-12 m³/(m²·s·Pa)。     

介孔石墨相氮化碳载银聚醚砜膜制备及性能研究

膜污染一直是膜分离应用中的主要问题。将不同量的介孔石墨相氮化碳载银(m-g-C₃N₄/Ag)以共混法引入铸膜液中, 通过相转化法制备聚醚砜(PES)纳米复合膜, 系统研究了m-g-C₃N₄/Ag的添加对纳米复合膜形貌、过滤、抗菌、光催化和抗污染性能的影响。结果表明, m-g-C₃N₄/Ag的添加可以改善纳米复合膜的断面结构及表面亲水性。与纯PES膜相比, 纳米复合膜纯水通量随着掺杂量的增加显著提高, 各个样品对蛋白质的截留率均在90%以上, 表明m-g-C₃N₄/Ag的添加在不影响截留性能的前提下, 可以显著提高纳米复合膜的过滤性能。纳米复合膜的抗菌性能随着m-g-C₃N₄/Ag含量的增加而提高, 其中对铜绿假单胞菌的抗菌效果明显高于大肠杆菌。纯PES膜在光照下几乎不发生光降解。相比之下, 所有添加m-g-C₃N₄/Ag的纳米复合膜在可见光照射下均呈现良好的光催化性能, 且光催化活性随着m-g-C₃N₄/Ag的增加而逐渐增强。其中m-g-C₃N₄/Ag添加量最高的纳米复合膜显示出最明显的光催化作用, 在120 min内甲基橙的脱色率可达63%。通过四步过滤实验对所有膜的综合抗污染性能进行表征, 可知所有纳米复合膜通量恢复率均显著高于纯PES膜。水洗和可见光照射后所有膜的膜通量恢复率皆进一步提高。综上所述, 添加m-g-C₃N₄/Ag可以显著提高聚醚砜膜的抗菌性、可见光下光催化降解染料性能, 进而改善其综合抗污染性能。     

Radiation preparation of PVA/CMC copolymers and their application in removal of dyes

Copolymer hydrogels composed of poly(vinyl alcohol) (PVA) and carboxymethyl cellulose (CMC) was prepared by using electron beam irradiation as crosslinking agent. The copolymers were characterized by FTIR and the physical properties such as gelation. The thermal behavior and swelling properties of the prepared hydrogels were investigated as a function of PVA/CMC composition. The factors effecting adsorption capacity of acid, reactive and direct dyes onto PVA/CMC hydrogel, such as CMC content, pH value of the dye solution, initial concentration and adsorption temperature for dyes were investigated. Thermodynamic study indicated that the values the negative values of ΔH suggested that the adsorption process is exothermic. The value of ΔH (38.81 kJ/mol) suggested that the electrostatic interaction is the dominant mechanism for the adsorption of dyes on hydrogel.     

Cross-linked quaternary chitosan as an adsorbent for the removal of the reactive dye from aqueous solutions

Adsorption of reactive orange 16 by quaternary chitosan salt (QCS) was used as a model to demonstrate the removal of reactive dyes from textile effluents. The polymer was characterized by infrared (IR), energy dispersive X-ray spectrometry (EDXS) analyses and amount of quaternary ammonium groups. The adsorption experiments were conducted at different pH values and initial dye concentrations. Adsorption was shown to be independent of solution pH. Three kinetic adsorption models were tested: pseudo-first-order, pseudo-second-order and intraparticle diffusion. The experimental data best fitted the pseudo-second-order model, which provided a constant velocity, k₂, of 9.18 × 10⁻⁴ g mg⁻¹ min⁻¹ for a 500 mg L⁻¹ solution and a value of k₂, of 2.70 × 10⁻⁵ g mg⁻¹ min⁻¹ for a 1000 mg L⁻¹ solution. The adsorption rate was dependent on dye concentration at the surface of the adsorbent for each time period and on the amount of dye adsorbed. The Langmuir isotherm model provided the best fit to the equilibrium data in the concentration range investigated and from the isotherm linear equation, the maximum adsorption capacity determined was 1060 mg of reactive dye per gram of adsorbent, corresponding to 75% occupation of the adsorption sites. The results obtained demonstrate that the adsorbent material could be utilized to remove dyes from textile effluents independent of the pH of the aqueous medium.     

Weak-reduction graphene oxide membrane for improving water purification performance

Two-dimensional(2 D) materials are promising candidates for advanced water purification membranes.In this work, UV reduced GO(Ur GO) membranes on the support of polyvinylidene fluoride(PVDF) had been fabricated for wastewater treatment. The reduction degree of GO membrane on the effect of water purification performance was investigated, and it was found that the weak-reduction GO membrane exhibited the optimal performance of removing pollutant from wastewater than GO membrane. Besides,scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, Raman spectra and contact angle tests were used to characterize the physical and chemical properties of the Ur GO membranes, and the permeance and rejection ability of the as-prepared filtration membranes were determined. Due to the weak-reduction of GO, pristine graphitic sp2 domains increased with slightly decreasing D-spacing. Thus,the Ur GO membrane showed a higher water flux of 38.27 L m~(-2)h~(-1) bar~(-1), which was improved more than 270% compared to GO membrane, and dyes rejection increased. Those outstanding performances indicated that the Ur GO membrane could effectively regulate the contradiction of the trade-off balance between flux and rejection, and hold great potential in real-world waste-water purification.