高交联温度下聚二甲基硅氧烷/聚醚砜渗透汽化复合膜的制备及性能研究

以聚醚砜(PES)平板多孔膜为支撑层,聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜为分离层,在高温交联条件下制备了PDMS/PES渗透汽化复合膜。用扫描电镜对复合膜形貌进行了表征,复合膜表面平整、致密,分离层与支撑层外表面结合紧密。研究了PDMS质量分数对膜产生最高衍射峰时对应的2θ值、水与乙醇的接触角以及以10%(质量分数)乙醇水溶液为料液,30℃下复合膜渗透汽化分离性能的影响。结果表明:随着PDMS含量的增加,产生最高衍射峰时对应的2θ值先增大后减小。当PDMS含量为15%(wt,质量分数,下同)时,PDMS/PES复合膜有良好的疏水性和亲醇性,PDMS/PES复合膜的分离因子最大,最大值为4.60,对应的渗透通量为10325.54g/(m~2·h),分离指数出现最大值为47483.02。因此,15%PDMS条件下制备的PDMS/PES复合膜综合性能最好。     

POSS/PDMS复合膜的表征及渗透汽化性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为支撑层,制备了十二苯基低聚倍半硅氧烷(D-POSS)填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜,通过扫描电镜、红外光谱、X-射线衍射、热重分析等对复合表面膜的表面断面形貌、表面化学性质、结晶状态和热性能进行了表征。发现D-POSS与PDMS结合较紧密,D-POSS由于结构规整尺寸较小,易团聚形成棒形结晶。将D-POSS/PDMS复合膜用于低浓度乙醇/水混合物的分离,发现D-POSS的加入可以提高PDMS膜的分离因子,而渗透通量稍有下降,当D-POSS含量为2.5%(wt,质量分数,下同)时,复合膜分离因子和渗透通量分别为9.5和478.3g/(m2·h);操作温度升高,分离因子下降不明显,而渗透通量呈指数增长;在乙醇水溶液浓度为5%~30%范围内,乙醇浓度升高,分离因子先升高后降低,渗透通量持续增大。     

疏水性纳米SiO2填充PDMS/PET复合膜的制备及分离性能研究

采用聚酯(PET)为支撑层,以疏水性气相法纳米SiO2填充改性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为皮层制备硅橡胶复合膜,用SEM、WSM-5 KN、TGA对膜改性后的物理形貌、拉伸强度及热稳定性进行分析与表征,并以乙醇/水物系为研究对象,着重考察了料液温度和浓度对改性复合膜渗透分离性能的影响.结果表明,改性膜的热稳定性显著提高,拉伸强度从空白膜的1.5 MPa增加到7.4 MPa.随着疏水气相法纳米SiO2含量的增加填充膜的分离因子极值不断增加并提前.     

高填充量ZSM-5/PDMS复合膜的制备及透醇性能研究

以加成型硅橡胶(RT-615)为基膜,采用HF酸刻蚀的ZSM-5粒子作为填充材料,制备了高填充量ZSM-5/PDMS复合膜。通过扫描电镜(SEM)表征,发现复合膜填充量(ZSM-5:PDMS质量比)低于至100%时,复合膜表面和断面较致密,均未出现孔洞,当超过100%时,复合膜的上表面和断面出现明显微米级孔洞。将复合膜用于渗透汽化乙醇/水混合物的分离,研究发现随着ZSM-5填充量的提高,复合膜分离因子先增大后减小,这可能是由于填充量过大造成膜内的孔洞缺陷抑制了ZSM-5对乙醇选择性的提高,在填充量为70%时达到极大值21.0;复合膜渗透通量随着填充量的增大不断增加。将影响复合膜分离性能的因素分为外部因素(操作温度和料液浓度)和膜自身结构因素两部分,分别研究了各因素对复合膜渗透汽化分离性能的影响。     

PTFE-PDMS/PET复合膜制备及其渗透汽化性能

以聚四氟乙烯(PTFE)微粉填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)硅橡胶膜为活性皮层和PET无纺布为底膜,制备了PTFE-PDMS/PET渗透汽化复合膜并用于分离乙醇水溶液,分析了复合膜结构、疏水性、力学性能及溶胀性能.研究表明,随着PDMS复合膜中PTFE含量(质量分数,下同)增加,复合膜结晶度及水接触角增加;断裂伸长率和拉伸强度均呈现先增加后减小的趋势;膜溶胀度呈线性减少.复合膜渗透汽化选择性α和乙醇渗透系数J_E随PTFE含量的增加先增加后减少,而水渗透系数J_W呈逐渐减小的趋势,当PTFE填充量为10%时,乙醇渗透系数J_E最大.     

高通量ZSM-5填充硅橡胶复合膜渗透汽化性能研究

以硅铝比为360的ZSM-5型沸石对聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行填充,以聚偏氟乙烯(PVSF)为支撑层,制备了ZSM-5填充PDMS/PVDF复合膜,用于渗透汽化乙醇/水混合物的分离.研究了沸石填充量、操作温度、进料液浓度对乙醇/水的渗透汽化分离性能的影响,发现该复合膜较文献报道中的沸石填充膜,其渗透通量有了明显的提高,在50℃沸石填充量为40%时,对乙醇的分离因子为11.7,其渗透通量达到749.8 g/(m2·h).随着操作温度的升高或料液中乙醇浓度升高,渗透通量增大,分离因子下降.     

高性能Silicalite-1/PDMS复合膜的制备及应用

研制了新型纯硅沸石Silicalite-1/聚二甲基硅氧烷(PDMS)无机有机复合膜,进行了乙醇/水渗透汽化性能评价实验,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对膜的物理及微观结构分析和表征.分别采用原位法和晶种法制备性能相异的纯硅底膜.通过调控PDMS溶液的浓度来控制涂层的厚度和性能,研究Silicalite-1层和PDMS层对复合膜性能的影响.结果表明:所制备的无机有机复合膜在渗透汽化过程中表现出良好的稳定性,在保持高渗透通量的同时,复合膜的选择性得到了相当的提高.在60℃和乙醇质量分数为5%时,复合膜的通量和分离系数分别高达2.67 kg/(m2·h)和54.9.     

ZSM-5填充PDMS/PVDF复合膜的纳滤分离性能

将ZSM-5分子筛填充于聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备ZSM-5填充的PDMS/PVDF(聚偏氯乙烯)复合膜,采用扫描电镜(SEM)、接触角(CA)等方法对填充复合膜进行了表征和分析,并考察了复合膜对大豆油/己烷混合油的纳滤分离性能,研究了热处理、氢氟酸处理的ZSM-5及其填充量对复合膜分离性能的影响.结果表明,未处理ZSM-5填充膜对复合膜的分离性能有一定增强;经氢氟酸处理的ZSM-5传质阻力增加,填充膜的通量和截留率均有所下降;经热处理的ZSM-5由于孔内有机物被除去,孔道畅通,为己烷提供了优先通道,填充膜的通量改善较大,截留率也有一定提高.ZSM-5填充质量分数在30%~40%时复合膜的分离性能较好;当填充量过高时,由于ZSM-5团聚造成缺陷,反而恶化分离性能,截留率大幅降低.     

ZIF-8粒子尺寸对PDMS填充膜渗透汽化性能的影响研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为支撑层,将沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)填充到聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,制得ZIF-8/PDMS复合膜,用于渗透汽化分离乙醇/水体系。对ZIF-8/PDMS复合膜进行了表征。考察了不同ZIF-8粒子对ZIF-8/PDMS复合膜渗透汽化分离性能的影响。研究结果表明,在金属离子与有机配体的配合比为1∶2的ZIF-8粒子,操作温度为50℃条件下,ZIF-8/PDMS复合膜的渗透通量为182.4g/(m2·h),分离因子最高为8.8。     

膜蒸馏用PDMS/PVDF中空纤维疏水膜的研制

膜表面的疏水化是减缓膜蒸馏过程中膜润湿问题的有效策略.采用表面涂覆-固化法,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、交联剂甲基三乙氧基硅烷(MTES)和催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTL)在膜表面的反应,形成致密的甲基嵌段PDMS-MTES疏水层,制备了PVDF/PDMS疏水复合膜.探究了PDMS/MTES/DBTL质量比、PDMS质量分数和涂覆时间等对复合膜结构与性能的影响.利用该方法,复合膜接触角达到130°,膜的疏水性和膜蒸馏过程中的抗润湿能力得到显著提升.该膜在360 min的表面活性剂溶液膜蒸馏实验中性能稳定,而未改性膜在30 min内即完全亲水化.     

基于ZIF-8固定载体复合膜的制备及CO2分离性能研究

制备高效分离CO_2/N_2的气体分离膜一直是气体膜分离领域中的研究热点.采用简便的滴涂制膜方法,以聚砜(PSf)超滤膜为底膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为过渡层,在制备PVAm-PEA分离功能层过程中直接引入ZIF-8纳米颗粒,制备了高选择性分离CO_2/N_2的新型固定载体复合膜.通过表征和性能测试,考察分析ZIF-8及其含量对复合膜形貌与气体渗透性能的影响.结果表明,ZIF-8颗粒的加入使复合膜表面形貌较空白膜粗糙,CO_2渗透速率降低了43%,CO_2/N_2分离因子增加了220%.在0.1 MPa条件下,ZIF-8质量分数为0.05%时,CO_2渗透速率为59 GPU,CO_2/N_2分离因子为202.     

Al2O3-SiO2复合膜的疏水改性及表征

采用溶胶-凝胶法制备Al2O3-SiO2复合薄膜,通过添加二甲基二乙氧基硅烷(DDS)对其进行疏水改性。研究了DDS添加量对复合溶胶体系稳定性和复合膜表面疏水性的影响,采用接触角测量、红外光谱(IR)、热重分析(TG-DTG)、原子力显微镜(AMF)对样品进行表征。结果表明,对于Al2O3∶SiO2(mol/mol)=1∶2比例下制得的复合膜,随着DDS的加入,薄膜表面疏水性明显增强,当DDS加入过多时,会影响复合溶胶的稳定性,实验确定DDS加入量的最佳值为1%(体积分数);DDS的加入没有破坏复合膜的网格结构,复合膜仍以SiO2颗粒为骨架;经200℃热处理后,可得到具有良好的疏水性能的复合膜。     

SiO_2及Ag~+-SiO_2填充PEBAX/PAN复合膜渗透汽化分离噻吩

采用经典Stber方法制备了微米固体SiO2(μ-SiO2)及Ag+修饰SiO2颗粒(Ag+-SiO2).以纳米气相SiO2(n-SiO2)、μ-SiO2以及Ag+-SiO2为填充物,分别制备了PEBAX/PAN复合膜及三种填充型复合膜.XRD、FTIR分别考察了修饰前后颗粒的晶体结构情况及成分,SEM表征了Ag+-SiO2及膜的形貌结构.另外,还研究考察了膜在噻吩/正庚烷溶液中的溶胀情况,结果显示:随料液噻吩含量的增加溶胀度增大,膜溶胀度大小顺序为:Ag+-SiO2填充型复合膜(PMSA)n-SiO2填充型复合膜(PMS1)μ-SiO2填充型复合膜(PMS2)复合膜(PM).渗透汽化实验考查了上述四种膜分离噻吩能力,结果表明:三种填充型复合膜分离因子得到提高,但渗透通量有所降低,其中PMSA分离性能最佳.在填充量为5%、温度为30℃,料液噻吩质量分数为1×10-3时,PMSA的分离因子为4.2,渗透通量为2.8kg/(m2·h).     

HF酸刻蚀ZSM-5/PDMS膜渗透汽化透醇性能研究

采用HF酸对3种MFI型沸石(ZSM-5,silicalite-1)进行刻蚀,通过SEM和TEM对刻蚀前后沸石的表面和本体形貌进行了表征,发现酸刻蚀造成沸石表面出现微米级孔洞,但本体仍保留了规则的孔道结构。将刻蚀后的ZSM-5填充至聚二甲基硅氧烷(PDMS)中制备了复合膜,用于乙醇/水混合物的分离,研究了沸石硅铝比、HF酸浓度、操作温度和料液浓度对复合膜渗透汽化分离性能的影响。研究发现HF酸处理,可以有效地提高ZSM-5/PDMS膜的分离因子,由12.3最高上升至16.8([EtOH]=5wt%,50℃),渗透通量稍有下降;随着操作温度的升高,复合膜渗透通量增大,分离因子在50℃达到极大值;料液中乙醇浓度提高,复合膜渗透通量增大,分离因子减小。     

聚醚共聚酰胺-三醋酸甘油酯多层复合气体分离膜的制备及其分离性能

以聚醚共聚酰胺Pebax1074为分离层主体膜材料,以三醋酸甘油酯(GTA)为添加剂,制备具有超薄分离层的Psf/PDMS/Pebax1074和Psf/PDMS/Pebax1074-GTA/PDMS多层复合气体分离膜.考察了Pebax1074和GTA浓度、温度、压力等条件对H2、N2、CH4和CO2等在复合膜中的渗透性能的影响.结果显示,随Pebax1074浓度的增大,Psf/PDMS/Pebax1074膜对气体的渗透通量急剧下降,气体选择性逐渐增大至接近Pebax1074本征值.当GTA质量分数大于50%,Psf/PDMS/Pebax1074-GTA复合膜的气体渗透通量大幅增加,而气体选择性不高.利用硅橡胶对复合膜表面保护后,气体选择性接近Pebax1074材料本征值.Psf/PDMS/Pebax1074-GTA/PDMS多层复合膜对CO2具有较高的渗透通量和较高的选择性.CO2对多层复合膜存在塑化效应,渗透通量随压差增大而增大;随着操作温度的升高,H2、N2、CH4和CO2在复合膜中的渗透通量显著增大,而CO2/(N2、CH4、H2)的分离系数减小.     

支撑层对PDMS复合膜渗透汽化性能的影响

以相转化法制备的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSF)三种多孔膜作为支撑层,制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜用于渗透汽化乙醇/水混合物的分离。采用能量色散X射线光谱仪(EDX)定量表征了PDMS在支撑层表面的厚度(L0)和支撑层内的渗入深度(Li),研究发现,PDMS在各支撑层表面的厚度、支撑层内渗入的厚度有显著差异,PDMS复合膜的渗透通量与(L0+Li)间存在近似的线性关系,表明PDMS在支撑层中渗入深度不同是造成不同底膜支撑的PDMS复合膜渗透汽化性能差异的根本原因。文中提出选择层总厚度(Lt=L0+Li)概念,通过线性拟合得到PDMS复合膜渗透通量与Lt之间的定量关系,可以用来估算PDMS复合膜的渗透通量,并预测复合膜渗透通量极大值。     

加成型硅橡胶复合膜的制备及渗透汽化性能研究

制备了以聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜为底膜的加成型硅橡胶聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜,用于渗透汽化分离乙醇/水体系。通过改变膜液的固含量和配比研究了复合膜的成膜性,采用扫描电镜(SEM)表征了复合膜的形貌结构,测定了交联PDMS均质膜的平均交联链长度、凝胶含量、溶胀度和溶解选择性,考察了配比和操作温度对复合膜渗透汽化性能的影响。结果表明:当含氢硅油中氢与乙烯基硅油中乙烯基的摩尔比为2∶1时,操作温度为50℃,料液浓度为10%(质量分数)时,复合膜的分离因子最高为8.9,渗透通量为124g/(m~2·h)。     

高选择性PDMSP/VDF复合膜渗透汽化分离乙醇/水混合物

以聚偏氟乙烯( PVDF)为基膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为选择层制备了PDMS/PVDF复合膜,应用于渗透汽化分离乙醇/水混合物.系统研究了膜交联温度、操作温度、物料浓度和膜下侧压力对乙醇/水混合物的渗透汽化分离性能的影响,发现经130℃交联的复合膜在温度为60℃时,对乙醇的分离因子为8.23,可将乙醇浓度从体积分...     

SiO_2填充PDMS膜分离丙二醇单甲醚/水溶液

以填充纳米二氧化硅改性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)渗透汽化膜对丙二醇单甲醚/水的混合体系进行汽化分离研究,结果表明,用于分离质量分数为0.5%~10%丙二醇甲醚/水溶液,103甲基室温嵌段硫化硅橡胶(103-PDMS)膜比107室温硫化硅橡胶(107-PDMS)膜分离性能好,通量增加一倍,分离系数也有所提高。随着SiO2添加量的增加,分离因子先增加后降低,通量单调增加,分离因子最大可达到16.88,对应通量为45.55 g/m2.h。纳米二氧化硅填充量为1.2‰相对于PDMS质量分数时,分离效果最好。     

膜蒸馏脱盐用超疏水复合膜的研制

通过溶胶凝胶法和表面涂覆法,先后在PVDF中空纤维膜表面引入亲水SiO_2纳米粒子和低表面能PDMS涂层,构建具有高粗糙度、低表面能的超疏水复合膜,并探究SiO_2粒径、SiO_2溶液涂覆时间、PDMS涂覆时间等条件对复合膜性能的影响。SiO_2/PVDF复合膜接触角只有25.8°,而PDMS/SiO_2/PVDF复合膜接触角则达到162.3°,膜蒸馏通量约24.5 kg/(m~2·h);在60 h质量分数3.5%氯化钠盐溶液膜蒸馏测试中性能稳定,截留率始终保持在99.8%以上.