以核孔膜为基底疏/亲水复合膜的制备及其DCMD性能研究

创新性地将核孔膜作为基膜,使用聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用非溶剂致相分离法制备了PVDF/PET核孔膜复合疏水/亲水膜,并对复合膜的微观结构、机械性能、亲疏水性、孔隙结构进行深入表征,研究了添加剂含量和核孔膜孔径对膜微观形态和性能的影响.结果表明,提高LiCl添加剂含量使得铸膜液的黏度增大,膜指状孔结构变小且海绵状结构变紧密,PVDF/PET核孔复合膜的平均剥离力从4.48 N下降为1.19 N,孔径从0.132 7μm减少到0.080 4μm,孔隙率从44.65%减少至37.60%;核孔膜孔径增大导致复合膜的机械强度下降.直接接触式膜蒸馏(DCMD)分离性能测试表明,PVDF/PET核孔复合膜通量比相同厚度单层PVDF疏水膜通量提升约30%;可稳定运行超过39 h.     

不同分子量聚丙烯腈共混膜的制备与表征

将普通分子量聚丙烯腈(C-PAN,Mw=18 000)与超高分子量聚丙烯腈(UHMW-PAN,Mw=1 780 000)共混,采用干-湿相转化法制备不对称共混膜.考察了聚合物浓度、共混比、凝胶浴温度、刮膜厚度、添加剂浓度等对膜结构及性能的影响.采用扫描电镜、纯水通量和BSA截留率等测试手段对所制备膜的结构及性能进行表征.结果表明:共混比及成膜过程对共混膜的结构及性能有重要影响.当铸膜液浓度为12%,C-PAN/UHMW-PAN共混比为2∶3,凝胶浴温度为40℃,刮膜厚度为100μm时,共混膜的纯水通量为580L/(m~2·h),BSA截留率为99.99%.随添加剂浓度增加,交联膜大孔结构减少,海绵状孔结构增加,导致其纯水通量降低,BSA截留率增加,膜的结构可以通过上述因素进行结构调控.     

2A12铝合金黑色氧化膜制备工艺

为提高2A12铝合金表面的消光和耐腐蚀性能,对其阳极氧化后采用有机染料+无机染料的复合法染色,优化了无机染料染色的工艺条件,探讨了优化工艺复合染色后氧化膜的膜重、耐盐雾腐蚀性和抗太阳辐射性,并与国内常用的苯胺黑法和FeSO4+Na2S法进行比较.结果表明:复合染色法中无机染料染色最佳工艺为70 g/L Na2S,1.0 g/L可溶性铵盐促进剂,pH值为7,温度25～30℃,时间2～5 min;与另2种黑色染色法相比,复合染色法制得的黑色氧化膜更重,抗太阳辐射性能和耐腐蚀性能显著提高.     

有机/无机纳米复合质子交换膜的研究进展

通过有机/无机复合的方法可以得到聚合物电解质膜燃料电池(PEMFCs)中用的纳米复合质子交换膜,膜的工作温度、保水能力、机械强度、抗渗透性能和薄膜的综合性能都有大幅度的提高.本文评述了研究得较多的几类有机/无机纳米复合质子交换膜的性能特点及最新研究进展,提出了有机/无机复合质子导电薄膜材料的一些设计和制备原则.     

硅橡胶-聚碳酸酯富氧膜的制备

以聚碳酸酯(PC)为膜材料,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,γ-丁内酯(γ-GBL)为添加剂,水为凝胶浴,采用浸入沉淀相转化法制备平板膜.在其表面涂敷聚二甲基硅氧烷(PDMS),制备了硅橡胶-聚碳酸酯复合膜.利用扫描电子显微镜表征基膜微观结构,以氧气渗透速率和氧氮选择性为指标,考察了聚合物/溶剂配比、添加剂浓度及硅橡胶浓度对膜性能的影响.结果表明,当PC浓度为17%,γ-GBL浓度为23%时,复合膜具有稳定的气体分离性能,其氧气渗透速率为233 GPU.     

PVDF/PS共混微孔膜的制备

将聚偏氟乙烯和聚砜共混,通过溶胶一凝胶相转化法研制高孔隙率微孔膜．考察了聚合物浓度、PVDF／PS配比、溶剂种类和组成、添加剂浓度、凝胶浴温度和组成、溶剂挥发时间和热处理温度对膜孔径和孔隙率的影响．实验发现：使用DMF／DMAc混合溶剂可提高膜孔径和孔隙率;随LiCl含量的增加,膜孔径和孔隙率逐步增加;凝胶浴温度对膜的水通量没有太大的影响,但凝胶浴组成对膜性能有很大的影响;延长溶刺挥发时间,导致平均孔径减小．选择适当的膜液组成,可制得孔径为0.2～1.0μm,孔隙率达到90％以上的PVDF／PS共混微孔膜,而且共混膜的孔隙率比单组分PVDF膜有大幅度的提高．说明共混化是一种改善PVDF膜性能的有效方法,具有极好的实用开发价值,     

聚砜-硅橡胶富氧膜的制备

研究了聚砜超滤底膜的种类,聚砜底膜上涂敷的硅橡胶的种类、浓度、涂敷次数、涂敷速度以及过程操作压力等对聚砜-硅橡胶复合膜富氧性能(富氧浓度和透气量)的影响,并在此基础上确定了较佳的硅橡胶类型和超滤底膜,最后在较佳的工艺条件下制得了富氧浓度为29.9%,富氧透气量为17.28 L/(m2.min)的能满足工业应用需要的聚砜-硅橡胶复合膜.此外,还对聚砜超滤底膜的结构进行了扫描电镜分析.     

高性能聚砜支撑膜研制

研究了复合用高性能聚砜支撑膜的制备,详细讨论了聚砜制膜液中聚砜和添加剂含量,第二添加剂及其含量,溶剂组成,凝胶浴组成与支撑膜性能的关系,研究结果表明,制膜液中聚砜和添加剂含量对膜性能影响较大;加入第二添加剂,可显著降低聚砜制膜液对环境条件,尤其是环境湿度的敏感性,消除以往制膜过程中易产生的针孔等缺陷,提高了膜的完整性和性能稳定性;     

管状复合炭膜的制备及气体分离性能

以商用PMDA-0DA型聚酰胺酸为涂膜液,采用浸渍涂膜法制备管状复合炭膜,考察支撑体的孔径尺寸、涂膜液浓度以及加入添加剂对所制备复合炭膜的气体分离性能的影响;并利用热重分析及扫描电镜考察所制备炭膜的热分解行为和复合效果.结果表明,与混煤支撑体相比,烟煤支撑体所制备的管状复合炭膜表现出更好的气体分离性能;随着涂膜液浓度的增加,气体的渗透速率呈先下降后上升的趋势,选择性则先增大后减小;添加表面活性剂不仅改善了涂膜液与支撑体表面的复合效果,减少了涂膜次数,同时提高了炭膜的气体渗透能力;在最佳制膜工艺条件下,H2、O2、CO2、N2的渗透速率分别为176.3×10-10、16.97×10-10、15.57×10-10、1.79×10-10mol/(m2·s·Pa),H2/N2、O2/N2、CO2/N2的选择性为100.7,10,9.34.     

溶胶-凝胶法制备SiO2/ZrO2无机复合膜的研究

以硅酸乙酯和氧氯化锆为先驱体,用乙醇为溶剂,采用溶胶--凝胶法于室温下在Al2O3基体上制备了ZrO2/SiO2无机复合膜.重点考察了涂膜温度、ZrOCl2摩尔百分含量、溶胶浓度及添加剂对膜性能的影响.结果表明:在较高的温度下涂膜可以提高膜的性能;ZrOCl2的存在对渗透比的影响不大,但能够提高溶胶的交联度,从而提高制膜效率,同时也有利于渗透通量的提高;采用浓溶胶和稀溶胶结合的方式涂膜不但可以提高制膜效率,还可以提高膜的性能.添加剂TEABr能够均化膜孔径,提高膜的性能.     

聚偏氟乙烯-氟化二氧化硅有机-无机复合膜的制备及脱硫性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基膜材料,通过溶胶凝胶-氟化法在PVDF膜表面沉淀氟化的二氧化硅纳米颗粒(fSiO_2),制备聚偏氟乙烯-氟化二氧化硅(PVDF-fSiO_2)有机-无机复合膜。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、场发射扫描电子显微镜、接触角测定仪等对PVDF-fSiO_2复合膜进行表征,并评价其脱硫性能。结果表明,PVDFfSiO_2复合膜表面的接触角为106.9°,明显高于PVDF膜的76.4°;由于PVDF-fSiO_2复合膜的良好疏水性能和fSiO_2粒子对基膜的保护作用,随着脱硫时间的延长,PVDF-fSiO_2气-液膜接触器的脱硫率基本保持在79%左右。     

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.     

天然纤维粉体对聚偏氟乙烯多孔膜结构与性能的影响

采用溶液相转化法制备了羽绒粉体/聚偏氟乙烯（PVDF）和苎麻粉体/PVDF复合微孔膜,对膜结构和性能进行了分析和测试。结果显示苎麻粉体/PVDF复合膜、羽绒粉体/PVDF复合膜、纯PVDF膜的形态一致,均为致密皮层和多孔亚层,孔隙率和水通量依次降低,结晶度依次增加;但膜的吸水率按照羽绒粉体/PVDF复合膜、苎麻粉体/PVDF复合膜、纯PVDF膜依次下降;这说明复合膜水通量主要受孔隙率的影响,而膜吸水率主要受纤维粉体吸水性大小的影响。膜力学性能测试显示加入粉体之后,PVDF膜的强度增加,断裂伸长率有所下降。     

Engineering a High-Selectivity PVDF Hollow-Fiber Membrane for Cesium Removal

In this study, a copper ferrocyanide/silica/polyvinylidene fluoride (CuFC/SiO₂/PVDF) hollow-fiber composite membrane was successfully synthesized through a facile and effective crosslinking strategy. The PVDF hollow-fiber membrane with embedded SiO₂ was used to fix the dispersion of CuFC nanoparticles for cesium (Cs) removal. The surface morphology and chemical composition of the composite membrane were analyzed using scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The composite membrane showed a high Cs rejection rate and membrane flux at the three layers of CuFC and 0.5% SiO₂, and its Cs rejection rate was not affected by variation in the pH (pH = 4–10). The modified membrane could be effectively regenerated many times using ammonium nitrate (NH₄NO₃). The Cs selectivity performance was verified by an efficient Cs rejection rate (76.25% and 88.67% in 8 h) in a solution of 100 μg·L⁻¹ of Cs with 1 mmol·L⁻¹ of competing cations (K⁺ and Na⁺). The CuFC/SiO₂/PVDF hollow-fiber composite membrane showed a particularly superior removal performance (greater than 90%) in natural surface water and simulated water with a low Cs concentration. Therefore, the CuFC/SiO₂/PVDF hollow-fiber composite membrane can be used directly in engineering applications for the remediation of radioactive Cs-contaminated water.     

静电纺PVDF/SiO_2原位复合隔膜的研究

采用原位复合溶胶-凝胶法配制复合纺丝液,通过高压静电纺丝制备出PVDF/SiO2复合纳米纤维膜。通过SEM表征了PVDF/SiO2复合纳米纤维的纺丝效果,同时对比了使用两种方法添加6%SiO2制得的PVDF静电纺复合纳米纤维的表面形貌及力学性能。研究了原位纳米SiO2的加入对膜的孔径变化以及力学性能的影响。结果表明,原位硅的加入,增加了纤维的表面粗糙度;降低了复合膜内的微孔直径,并使得微孔直径分布更加集中;改善了膜的力学性能,添加6%原位硅时效果最佳。在SiO2含量为6%时,与直接添加相比,原位复合法制得的复合膜力学性能更佳。     

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．     

阳离子季铵型表面活性剂对PVDF/PHEMA共混微滤膜的成膜性能研究

采用凝胶相转化法,以聚偏二氟乙烯(PVDF)/聚甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(PHE-MA)共混合金为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,阳离子季铵型表面活性剂(TM)为添加剂制备微滤膜.考察了添加剂浓度对铸膜液相容性、铸膜液黏度、铸膜液凝胶速度、膜结构和性能的影响.对PVDF/PHEMA/DMAc铸膜液体系中TM添加剂的作用规律进行了研究.实验发现:TM添加质量分数小于5.0%时,铸膜液中组分的相容性得到很大改善,制备出的微滤膜表面孔径均一、孔密度高.随着TM添加浓度的增大,铸膜液黏度先减小后增大,凝胶速度逐渐增大,膜的纯水通量先增大后减小,截留率则始终上升.     

高强度复合型PVDF中空纤维膜的制备研究（Ⅱ）凝固浴及纤维数对膜性能的影响

通过改变乙醇溶液凝固浴中乙醇含量及纤维增强层中涤纶纤维支数,详细研究了这两方面因素对于高强度复合型PVDF中空纤维膜的影响.研究表明,凝固浴组成可有效控制涂膜层分相速度,进而影响自身结构及润湿性能,对膜整体渗透及强度性能产生影响.而纤维则是强度功能的主要承担者,支数增大,对强度性能有明显提高.利用纤维编织层增强PVDF中空纤维膜切实可行,效果明显.     

聚偏氟乙烯超疏水分离膜的制备

采用溶液涂覆-浸没相分离法对聚偏氟乙烯膜(PVDF)进行表面复合改性,制备了超疏水分离膜。初步考察了涂覆液中PVDF固含量和涂覆条件(浸泡时间、预蒸发时间、凝固浴组成和凝固浴温度)对复合膜疏水性能的影响。实验结果表明,当涂覆液中PVDF含量为1.88%(质量分数)时,膜丝有最大接触角136°;复合膜的接触角随浸泡时间的延长呈现先增大后减小的趋势,当浸泡时间为40s时,接触角最大,达到133°;在较短时间内(0～5s),预蒸发时间对复合膜的接触角影响不大;复合膜的接触角随着凝固浴中DMAc含量的增加而逐渐减小,随着凝固浴温度的增大而增大,当凝固浴温度为65℃时,膜表面的接触角增至153°。     

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.