Equilibrium sampling through membranes of freely dissolved chlorophenols in water samples with hollow fiber supported liquid membrane

The freely dissolved concentration (C(free)) of pollutants is generally believed to be bioavailable and thus responsible for toxic effects. The C(free) of organic weak acids and bases consists of a dissociated and a nondissociated fraction. By using chlorophenols as model compounds, a negligible-depletion extraction technique, equilibrium sampling through membranes (ESTM), was developed for the measurement of the nondissociated part of the C(free). Polypropylene hollow fiber membranes (280-microm i.d., 50-microm wall thickness, 0.1-microm pore size, 15-cm length) were impregnated with undecane in the pores in the fiber wall as liquid membrane and filled with buffer solution in the lumen as acceptor. Then, the hollow fiber membranes were placed into the sample (donor) for an equilibrium extraction after sealing the two ends. The chlorophenol concentrations in the acceptor were then determined by direct injection into a HPLC system. Finally, the C(free) of the nondissociated and the dissociated species of a chlorophenol were calculated based on its measured concentration in the acceptor, its pK(a) value, and the measured pH in sample and acceptor. Theoretically calculated distribution coefficients (D = 8-970) agree well with the experimental enrichment factors (E(e(max)) = 6-1124), and the equilibration time was observed to increase with increasing distribution coefficients (hours to days). The freely dissolved concentration of five chlorophenols, with a wide range of pK(a) (4.9-9.2) and log K(ow) (2.35-5.24), were successfully determined in model solutions of humic acids and at low-ppb levels in river and leachate water.     

Equilibrium sampling through membranes of freely dissolved copper concentrations with selective hollow fiber membranes and the spectrophotometric detection of a metal stripping agent

A sensitive spectrophotometric method for the determination of freely dissolved copper concentrations in aqueous samples after preconcentration with hollow fiber membrane extraction has been developed. The method is based on the equilibrium sampling through a selective membrane into an acceptor solution containing 4-(pyridyl-2-azo)resorcinol (PAR), which serves as stripping agent and metal indicator. Negligible extraction of interferences and equilibrium enrichment of copper allowed for selective spectrophotometric determination of the Cu-PAR complex. Some important extraction parameters such as acceptor composition, shaking, equilibrium time, and sample volume were studied. The optimized methodology showed good linearity in the range of 5-100 microg/L, an enrichment factor of 93, good repeatability and reproducibility (RSDs < 6%, n = 6), and a detection limit of 4 microg/L. The cationic metals Ni2+, C(2+, Cd2+, Fe3+, Pb2+, Zn2+, and Mn2+ were shown not to interfere with the measurement of Cu2+. Measurements on samples containing mixtures of various ligands and cations were in good agreement with theoretically calculated concentrations, and the method was also applied to environmental samples. The developed technique requires less labor and less sophisticated equipment than conventional methods typically based on atomic absorption spectrometry or ICP.     

聚四氟乙烯中空纤维膜的制备

通过聚四氟乙烯(PTFE)树脂糊料挤出和拉伸烧结成型方法,制备PTFE中空纤维膜.考察了拉伸倍数、温度和速度等拉伸工艺和烧结工艺对PTFE中空纤维膜的结构和性能的影响.实验结果表明,制膜参数中,随着拉伸倍数和温度的增加,平均孔径和孔隙率增加,泡点降低;随拉伸速度增大,膜平均孔径变小,泡点增加,拉伸速度对孔隙率的影响则呈现无规律变化;烧结可提高PTFE中空纤维膜的强度,孔径和孔隙率增加.PTFE中空纤维膜具有明显的非对称结构.     

中空纤维富氧组件的研制

主要讨论了PDMS－PS中空纤维富氧组件的制作工艺,并对膜材料,中空纤维及组件透气性能进行了研究,制做了不同透气量和氧浓度的中空纤维组件。     

聚丙烯中空纤维膜亲水化的研究

研究了采用浸泡进行表面亲水化所用试剂的浓度、配比、时间对膜透水量的影响；考察了亲水化膜使用后性能的变化及其恢复方法；对比了浸泡与加压两种表面亲水化方法的效果。试验表明，使用质量分数为７５％的乙醇和１％Ｈ２ＳＯ４的混合溶液作为亲水化试剂，通过加压法能得到透水量大的聚丙烯亲水化的膜。     

对中空纤维膜接触器空间结构的分析与探讨

介绍了中空纤维膜接触器在气体分离、净化以及精馏结构填料替代等方面研究的最新进展,并结合笔者所进行的实验工作,从膜接触器中体系的流动方式、壳程挡板、纤维膜组器的填充密度等方面详细探讨了中空纤维膜接触器的空间结构对于过程传质和分离效果的影响.分析结果表明,在气液接触分离过程中,为有效提高膜接触分离过程的传质系数,大多数研究采用了平流中的逆流方式;壳程挡板的增设可以促进过程的分离效果,但其作用并非始终随挡板数量的增加而增强;膜组器填充密度对壳程传质的影响明显,且大多数实验结果表明,过程分离的总传质系数随填充密度的增加而减小.     

聚砜中空纤维超滤膜的流动电位研究

通过对聚砜中空纤维超滤膜在不同电解质溶液中的膜表面流动电位的研究,考察了膜两侧压差、电解质浓度及离子价态及溶液pH对流动电位的影响,用Helmoltz-Schmoolukovski方程与Gouy-Chapmann方程计算了膜面电荷密度,测定了污染膜经不同清洗剂清洗后的流动电位和水通量.结果表明,流动电位绝对值随电解质浓度的增大而减小;同样电解质浓度下,阳离子价态越高,流动电位绝对值越小.溶液pH对流动电位影响较大,当溶液pH超过等电点时,流动电位绝对值随溶液pH的增加而增加.在一定电解质浓度范围内过滤电解质溶液时,流动电位和通量的衰减幅度不同,对含高价阳离子的电解质溶液,流动电位的衰减比通量衰减更明显.     

UHMW-PAN中空纤维膜的研制及应用(4)--UHMW-PAN中空纤维膜的制备工艺

以超高相对分子质量聚丙烯腈(UHMW-PAN)为原料制备中空纤维膜,研究了纺丝方法和工艺条件对中空纤维膜力学性能的影响.实验表明,凝胶纺丝制备的中空纤维膜的韧性最好,其合适的工艺参数为:聚合物黏均相对分子质量Mv为1.29×106,纺丝溶液浓度C为3%,气隙长度L为3 cm,拉伸倍数R为14.     

聚氨酯系中空纤维膜压力响应行为研究

研究了熔融纺丝法聚氨酯(PU)系中空纤维膜的压力响应性.结合σ-λ曲线,采用二参数Mooney-Rivlin模型对后拉伸8倍中空纤维膜的压力响应性进行了有限元模拟.结果表明,所得模型在透膜压力低于0.1MPa时与实测数据吻合较好,而高于0.1MPa时与实测数据出现较大差异.分析结果表明,当透膜压力高于0.1MPa时,中空纤维膜在压力响应过程中在微孔孔径发生改变的同时孔数量也发生了变化.     

聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制和应用

介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜的制备工艺，讨论了PVDF含量、添加剂、纺丝温度、干程及卷绕速度对膜性能的影响．并就PVDF中空纤维膜3种应用方法——连续膜过滤、膜生物反应器、双向流过滤的技术原理及应用作了介绍．     

中空纤维膜无泡供氧过程的传质性能研究

使用中空纤维膜向液相系统中供氧时，无肉眼可见的气泡产生．与传统的泡式供氧相比，这种新颖的膜式无泡供氧具有传氧效率高、无泡沫产生和能耗低等优点，特别适宜应用于发酵、活性污泥废水处理和动物细胞培养等生物反应和人工控制的生命过程中．本文对中空纤维膜无泡供氧过程的传质机理、传质阻力、传质方程和影响传质系数的操作参数等传质性能进行深入探讨，并提出了“边界层压缩”模型，以解释在无泡供养中传质系数随压力变化的原因．     

纺丝参数对PVC/PVB中空纤维膜性能的影响

采用干-湿相转化法制备聚氯乙烯(PVC)/聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中空纤维膜。考察了凝固浴组成、芯液流速、卷绕速度、入水距离等纺丝参数对中空纤维膜性能的影响。结果表明,通过外凝固浴中溶剂含量的改变,可以控制中空纤维膜的皮层结构;通过芯液流速和卷绕速度的改变,可以控制内径和壁厚;通过入水距离的改变,控制水通量和截留率。因此通过控制纺丝参数,可制备性能不同的PVC/PVB中空纤维膜。     

聚酰胺／聚砜纳滤中空纤维复合膜的截留性能

以哌嗪水溶液为水相,均苯三甲酰氯正己烷溶液为有机相,通过在聚砜中空纤维基膜上进行界面聚合,制备出聚哌嗪均苯三甲酰胺/聚砜纳滤中空纤维复合膜,并考察其对电解质和非电解质,特别是对维生素C、柠檬酸、维生素B2、秋水仙碱、维生素B12等单组分水溶药物的截留行为.结果表明,对MgSO4、Na2SO4的截留率达到98%,对MgCl2的截留率大于70%;对一价盐NaCl的截留率小于40%;对于分子量小于200的甘露糖截留率为78%;对分子量相近的维生素C、柠檬酸的截留率更低,不到50%;而对于分子量大于300的蔗糖、棉子糖、维生素B2、秋水仙碱、维生素B12的截留率大于92%,并且具有相当的膜通量.因此,聚酰胺/聚砜纳滤中空纤维复合膜的截留分子量为200～300.     

制膜条件对聚丙烯中空纤维微孔膜强度的影响研究

用热致相分离法制备了聚丙烯中空纤维膜,研究了制膜过程中等规聚丙烯熔融指数、初始浓度以及凝固浴温度等因素对所制备膜强度的影响,提出了用热致相分离法制备等规聚丙烯中空纤维膜的适宜工艺条件.对影响合成高分子膜强度的各因素进行了分析和讨论.     

中空纤维膜表面结构对脱氧效率的影响

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜对水中的溶解氧进行了脱氧研究,考察了膜表面结构对脱氧效率的影响。通过改变内凝固浴的组成来改变膜的表面结构。在测定脱氧效率的同时,对不同内凝固浴下的中空纤维膜内表面结构进行了场发射电镜扫描(FE-SEM),并分别测定了中空纤维膜的孔径、透气系数以及力学性能。结果表明,随着内凝固浴中溶剂DMAc含量的增大,膜内表面开孔结构变大,表面变得粗糙,这种结构使得膜的透气系数增大,传质系数和脱氧效率提高。     

相转化法制备中空纤维陶瓷膜的研究进展

利用相转化法制备中空纤维陶瓷膜具有操作简单、成膜微观结构可控、一步成型等优点.因此成为目前最常用的中纤维陶瓷膜的制备方法之一.首先论述了相转化法的过程,成膜机理,其次介绍了相转化法制膜过程中的影响因素,以及在膜烧结过程中烧结温度、保温时间、升温速率和烧结助剂对膜的影响,最后,对中空纤维陶瓷膜未来的研究方向提供了建议.     

溶胀对中空纤维膜萃取器传质性能的影响

由于溶剂对中空纤维膜的溶胀，使得溶胀对传质性能产生一定的影响。以３％ＴＢＰ（煤油）－苯酚－水为实验体系，在聚砜中空纤维膜器中系统地研究了溶胀性对总传质系数、中空纤维膜厚度、内径以及壳程流动状况的影响。结果表明，中空纤维膜在溶剂作用下发生溶胀后其膜厚度和内径并未发生明显的变化，而中容纤维膜的长度会因此增大。由于溶胀的影响，造成中空纤维膜器壳程溶剂的流动偏离柱塞流模型，从而使计算值与实测值有一定偏差。     

聚砜中空纤维膜式人工肺的等离子体改性研究

利用低温等离子体技术在用于膜式人工肺的聚砜(PSf)中空纤维膜表面接枝丙烯酸(AA)和肝素,通过改性以提高膜材料的血液相容性.通过改性前后膜的接触角及接枝率测试结果比较,得出优化的改性条件,即选用氩气(Ar)作为等离子体气源,处理功率为40 W及处理时间为60s.改性后膜材料对牛血清白蛋白(BSA)及血小板黏附量显著减少.此外模拟人工肺进行气液双侧传输测试的结果表明,改性后膜材料保持了初始膜优良的气体传输性能,基本符合常见临床膜式人工肺标准.     

Equilibrium depth and spacing of cracks in a tensile residual stressed thin film deposited on a brittle substrate

The depth and spacing of cracks in a tensile residual stressed thin film bonded on a brittle substrate are analyzed thermodynamically using the minimum energy theorem on the basis that the film has the same mechanical properties as the substrate. The results show that the cracks penetrate into the substrate. Simple and approximate relationships between three dimensionless parameters, i.e., the normalized crack depth and spacing, and the cracking resistance number, are derived, which determine the fracture behavior of the film.     

PVDF中空纤维膜改性研究(2)表面接枝两性离子制备抗污染性电解质响应PVDF中空纤维膜

利用化学引发原子自由基聚合(ATRP)方法,将两性离子3(甲基丙烯酰胺)丙基二甲基(3磺丙)胺(MPDSAH)接枝于聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜外表面,获得具有抗污染性能的电解质响应膜(PVDF-g-polyMPDSAH).随着接枝量的增加,表面改性PVDF膜的亲水性提高,蛋白质吸附量减少.改性PVDF膜的在过滤实验中显示出较好的抗污染性能.PVDF-g-polyMPDSAH膜的蛋白质吸附量随着溶液中NaCl浓度的增加而大幅降低.Na+和Cl-渗入polyMPDSAH支链亦会屏蔽MPDSAH正负偶极的相互作用,导致polyMPDSAH溶胀堵塞膜孔,减小膜的渗透通量.因此,PVDF-g-polyMPDSAH表面与蛋白质的相互作用及其电解质响应性使膜的渗透性得到了智能化地控制.这为两性离子改性PVDF中空纤维膜在蛋白质分离和净化等生物医药领域提供了更广泛的应用前景.