复合稀释剂体系下聚偏氟乙烯平板膜的制备与表征

为获得具有杰出的透水性能及力学性能的分离膜,采用低温热致相分离法(L-TIPS),通过聚偏氟乙烯(PVDF)/邻苯二甲酸二丁酯(DBP)/邻苯二甲酸二辛酯(DOP)三元体系制备了PVDF平板膜.并研究PVDF浓度、稀释剂配比、降温速率以及凝固浴温度对膜结构与性能的影响.研究结果表明:随着PVDF和DOP含量的增加,膜结构由球粒堆积结构逐渐转变为双连续结构;纯水通量和孔隙率均随着PVDF浓度的增大而减小,而膜断裂强度和断裂伸长率随着PVDF浓度的增大而增大;当凝固浴温度与铸膜液温度相差不大且降温速率减慢时,膜纯水通量与平均孔径增大,而孔隙率几乎不变.因此,当铸膜液中PVDF质量分数达到40%,在20℃空气冷却的条件下对铸膜液体系进行降温,凝固浴温度为60℃时,能够得到透水性好且力学性能优良的分离膜,纯水通量可达325.65 L/(m2·h),拉伸强度可达1.80 MPa.     

相转化结合溶胶凝胶法制备PVDF/SiO2杂化微孔膜

采用溶胶凝胶结合相转化法制备PVDF/SiO2杂化微孔膜,通过TEOS溶胶凝胶原位生成SiO2实现其纳米分散,同时与直接添加纳米SiO2方式进行对比.在铸膜液体系热力学相图绘制基础上,选取最佳热力学制膜条件,结合膜结构和形貌分析、热分析和拉伸性能分析.结果表明,TEOS的成核作用更好,其凝胶过程会促进微孔的形成,得到双连续的蜂窝状微孔结构.当PVDF质量分数为15％,TEOS质量分数为1.0％ 时能得到最优的复合膜,其耐热性及力学性能得到提高,拉伸强度可达到12.3 MPa,断裂伸长率为245％.     

PAA/PVA复合纳米纤维膜的制备与吸湿性能研究

采用静电纺丝技术以2种亲水性聚合物聚丙烯酸(PAA)与聚乙烯醇(PVA)为原料制备复合纳米纤维膜,同时在纺丝溶液中添加无机盐氯化锂(LiCl)以提高纳米纤维膜的吸湿性能。利用扫描电镜、水接触角等方法对纳米纤维膜的微观形貌和亲疏水性能进行表征和测试;采用恒温恒湿系统对复合膜的吸湿性能进行测试。实验结果表明：当PAA、PVA混合质量比为5∶5时,纳米纤维的形态与吸湿性能最优;掺杂的LiCl质量分数为3.5%时,纤维膜吸湿性能最好,吸湿率可达到1.32 g/g。     

分离甲醇水溶液复合渗透汽化膜的制备与研究

用交联聚乙烯醇膜上下包覆添加纳米SiO2粉末的丙烯酸/丙烯腈共聚膜,制备出新型优先透水复合渗透汽化膜,通过扫描电镜、红外光谱分析等方法对复合渗透汽化膜进行了结构表征,并通过渗透汽化实验对甲醇质量分数为85%～98%的水溶液进行分离.结果表明:添加纳米SiO2粉末后膜的分离性有显著提高,当纳米SiO2质量分数达到0.15%时,在65℃对98%甲醇溶液进行分离,其分离因子可达1 534,通量可达583 g/(m2.h),与不添加SiO2纳米粉末的膜相比,分离因子可提高8倍.通过对不同浓度甲醇水溶液的分离实验确认,所制备的渗透汽化复合膜适用于高浓度甲醇溶液的分离.     

PVDF微滤膜的制备、改性及其血液净化应用初探

以聚偏氟乙烯（PVDF）为膜基材制备一种胆红素吸附膜。采用蒸汽诱导相转化法制备PVDF微滤膜,考察了PVDF质量分数、溶剂和添加剂种类等条件对膜性能与结构的影响。结果表明,当铸膜液中聚合物质量分数为7%~8%时,PVDF微滤膜的性能和结构较优;当聚合物质量分数固定、丙酮和N, N⁃二甲基甲酰胺为混合溶剂、甘油为添加剂时,PVDF微滤膜的纯水通量最大。进一步涂敷聚乙烯基亚胺制备改性PVDF膜,结果表明改性PVDF膜具有一定的血清胆红素去除能力。     

锌型一维链状晶体/PVDF共混膜的制备及性能

为了改善聚偏氯乙烯(PVDF)膜的亲水性,以具有金属活性位点Zn~(2+)和亲水基团—COOH的亲水性锌型一维链状晶体(ZnL)为填料,采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备ZnL/PVDF共混膜;通过原子力显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜及水接触角、水通量、截留率等一系列测试手段探究添加不同含量ZnL对ZnL/PVDF共混膜结构、性能的影响。结果表明:ZnL晶体均匀的分布在PVDF膜中,并且没有出现明显颗粒聚集现象,证明ZnL晶体与PVDF聚合物有较好的相容性;亲水性ZnL晶体的加入明显提高了PVDF膜的亲水性,当ZnL晶体质量分数为0.50%时,其水通量达到99.6 L/(m~2·h),比纯膜水通量增加150%,并且其截留率下降幅度较低;随着ZnL晶体含量的增加,拉伸强度呈现先升高再降低状态,当ZnL晶体质量分数为0.50%时,共混膜的拉伸强度为3.39 MPa,比原膜的拉伸强度增加了10%。     

超声凝胶对复合超滤膜结构与性能的影响研究

将纯纳米TiO2和改性TiO2粒子分别添加到聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜铸膜液中,在超声辅助下进行凝胶成膜,制备出了不同结构与性能的PVDF复合超滤膜.采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、接触角测定、膜渗透测定等手段考察了超声波作用下不同改性复合膜结构与性能的变化(包括膜微观结构、表面接触角、膜通量、截留率).结果表明:超声凝胶作用提高了改性复合膜表面的粗糙度,使其亲水性得以强化;加速了凝胶过程溶剂与非溶剂之间的微相分离,使膜结构由海绵结构向指状多孔结构转变;在KH570-纳米TiO2与甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯酸(AA)-纳米TiO2改性复合超滤膜中,后者改性膜亲水性强化效果较为显著,且在截留率基本保持稳定的前提下,膜通量可达到85 mL/(cm2.h).     

PVDF纳米纤维膜的制备及其油水分离性能

针对静电纺丝纳米纤维膜孔径偏大的问题,以聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜聚合物,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/丙酮为混合溶剂制得纺丝液,采用静电纺丝技术制备PVDF纳米纤维膜,并研究聚合物浓度对纳米纤维膜孔结构及油水分离性能的影响。结果表明：增大纺丝液浓度会明显提高PVDF纳米纤维直径,使得纳米纤维直径分布变窄;当PVDF质量分数为14%时,所得PVDF纳米纤维膜具有较好的表面形貌和拉伸强度;油水分离结果表明,重油体系(二氯甲烷+水)通量最大达2 900.86 L/(m²·h),分离效率高达99.5%,高粘附油体系(玉米油+水)通量最小为32.98 L/(m²·h),分离效率仅有91.7%。在进一步的油包水乳液分离过程中,PVDF纳米纤维膜(M-3)具有的油水分离通量为7.9 L/(m²·h),分离效率高达97.6%。     

热致相分离法PVDF/纳米SiO_2/石墨烯杂化中空纤维膜的制备及性能分析

为改善热致相分离(TIPS)聚偏氟乙烯(PVDF)膜的性能,以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)组成混合稀释剂,以纳米SiO_2、石墨烯为添加改性剂,采用TIPS法制备了PVDF中空纤维杂化膜.通过扫描电子显微镜(SEM)观察所得膜形貌,并对其渗透性能及机械性能进行测试表征,研究了纳米SiO_2、石墨烯添加量对PVDF中空纤维膜结构和性能的影响.结果表明:所得膜为均质海绵状孔结构,膜外表面较光滑,内表面粗糙且疏松多孔,随纳米SiO_2添加量的增加膜内外表面水接触角均增大,膜纯水通量先减小后增大,膜孔隙率均大于70%,膜断裂强度和断裂伸长率均先增大后减小;同时添加质量分数分别为3%和0.5%的纳米SiO_2和石墨烯,石墨烯以片层形式均匀分散在膜内,膜纯水通量可达418 L/(m~2·h),相较于原膜断裂强度提高12.6%,断裂伸长率提高89.2%.     

PVDF膜在碱液下的性能衰减

为了研究聚偏氟乙烯(PVDF)膜在碱液下的性能变化,采用单侧浸润方法对PVDF膜的接触角、临界水入口压力、气体渗透通量、孔径和孔隙率进行了分析.结果表明,当在浓度为1.5 mol/L的碱液中浸润300 h后,PVDF膜表面疏水性下降,膜孔被润湿,传质阻力增大.PVDF膜的疏水性随着碱液浓度的增加而降低.当PVDF膜的浸润时间为150~250 h时,PVDF膜的气体渗透通量和孔径的变化幅度最大.浸润300 h后,PVDF膜的孔隙率增加,传质系数降低,传质阻力增加.随着碱液浓度的增加,PVDF膜的结构性能变化得更为明显.     

膜蒸馏用聚偏氟乙烯微孔膜制膜条件研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜体材料，以无机盐LiCl为添加剂，通过相转换法制备蒸馏膜，讨论确定了最优制膜条件为：使用高相对分子质量PVDF，采用DMF溶剂，PVDF浓度为10％，预挥发时间为0．5～1min，LiCl质量分数为3％～5％。     

辐照接枝改性对PVDF中空纤维膜性能的影响

采用高能电子束辐照接枝改性方法对PVDF中空纤维膜进行丙烯酸亲水化接枝改性,研究了辐照接枝改性对膜的表面亲和性和物化稳定性的影响.结果表明:改性膜的亲水性、纯水通量和对牛血清白蛋白的截留率较原膜均有明显提高,接枝率为17.8%时膜的水接触角由87°降至46°,接枝率为6%时膜纯水通量达到最大值1029 L(/m2·h),接枝率大于2%时膜对牛血清白蛋白的截留率基本大于90%;随着接枝率的提高,膜的拉伸断裂强力略有增加,断裂伸长先提高后下降,但变化不明显;经适宜浓度酸碱处理后,改性膜的力学性能和通量均保持较好水平,满足膜的使用及维护时物理清洗和化学清洗的要求.     

对含铁料液的减压膜蒸馏处理

采用自制PVDF疏水性中空纤维膜组件对模拟含铁废水进行减压膜蒸馏处理,设计三因素三水平正交实验,研究料液中铁离子浓度、pH值以及含盐率对膜蒸馏过程的影响.通过监测膜蒸馏实验前后膜丝内表面形貌、元素组成及接触角变化,对膜蒸馏过程中的膜污染及膜亲水化现象进行初步探讨.实验结果表明:铁浓度、pH值及含盐率对膜通量的衰减均有显著影响,pH值影响最大,铁浓度次之,含盐率最小;膜蒸馏实验后膜丝表面有污染物聚集,XPS结果显示出现了新元素Na和Fe,其质量分数分别占到了3.6%和7.0%,而且膜丝内壁的接触角从实验前82°降到72°,说明疏水性能有下降趋势.     

粗糙基底辅助相转化法制备高度疏水PVDF微孔膜

提出一种高度疏水PVDF微孔膜的制备方法.以不同型号的耐水砂纸为模板,采用粗糙基底辅助相转化法制备高度疏水微孔膜,制膜体系为聚偏氟乙烯(PVDF)/N,N二甲基乙酰胺(DMAc)/正辛醇(octanol),凝胶剂依次为湿空气及去离子水.接触角实验结果表明,膜底面与水的接触角随着所用砂纸模板粗糙度的增加先增大后略有下降,其中1 000目的耐水砂纸基底制得的膜底面与水的接触角可达135°,显示出高度疏水性.研究发现,粗糙基底提供了膜底面的微米级粗糙度,同时,粗糙基底与非溶剂添加剂的协同作用延缓了相转化速率,促进了聚合物结晶和晶粒粗化,从而在膜底面生成了微纳复合阶层结构,提高了疏水性.与在玻璃基底上制得的膜的综合性能对比表明,本文制得的高度疏水微孔膜更适于在气液膜接触器中使用.     

亲/疏水Janus PVDF复合膜制备及其膜蒸馏性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的膜蒸馏渗透通量,以PVDF为成膜聚合物,在亲水无纺布表面涂覆PVDF铸膜液,通过溶液相转化(NIPS)法制得亲/疏水Janus PVDF复合膜;考察PVDF铸膜液中添加剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)含量对复合膜结构与性能的影响;将所得亲/疏水复合膜用于直接接触式膜蒸馏(DCMD)过程,分析...     

模板辅助浸没凝胶法PVDF疏水微孔膜的制备与性能

以不锈钢丝网嵌入聚二甲基硅氧烷(PDMS)制得微结构模板代替平滑制膜底板,分别以N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、NMP与水的混合物为溶剂,水为凝胶剂,采用模板辅助浸没凝胶法制备高度疏水聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜,并对膜结构、膜底面的疏水程度及膜的透过性能进行表征,分析模板微结构、PVDF固含量和铸膜液中水含量对膜结构及其性能的影响.结果表明:膜底面结构是模板微结构与相分离过程协同作用的结果;模板的辅助作用能显著提高膜底面的疏水程度,并对膜的透过性能有影响;铸膜液中聚合物固含量、水的添加量是影响膜透过性能的关键因素,对膜底面的疏水性稍有影响.研究表明,模板辅助浸入凝胶法是一种简单、理想的高度疏水PVDF微孔膜制备方法.     

PVDF中空纤维膜辐射接枝和交联及其对力学性能的影响

采用Co^60辐射引发丙烯酸接枝和PVDF中空纤维膜自交联,用IR谱图证实了丙烯酸接枝到中空纤维膜上.由SEM显示,低辐射剂量率有利于接枝链在膜表面的均匀分布,接枝率随辐射剂量率增加而下降,随单体浓度增加先上升,单体体积分数达到20%左右后接枝率反而下降;接枝膜的拉伸断裂强度随接枝率的增加而提高,但是辐射自交联无法显著提高膜的力学性能.     

SPES/PVDF Binary Membrane as an Alternative Proton Exchange Membrane in Vanadium Redox Flow Battery Application

SPES/PVDF blends were employed to prepare the ion exchange membranes for vanadium redox flow battery(VRB) application for the first time. The addition of the highly crystalline and hydrophobic PVDF effectively limited the swelling behavior of SPES. The vanadium ion permeability of SPES/PVDF membranes was one order of magnitude lower than that of Nafion 117 membrane and pristine SPES membrane. Single cells with SPES/PVDF composite membranes showed significantly lower capacity loss, higher coulombic efficiency and higher energy efficiency than that with Nafion117 and pristine SPES membranes. The blend membrane with 40 wt% of PVDF(denoted as S_(0.6) P_(0.4)) showed energy efficiency of 83.2% at 30 mA?cm~(-2), which was superior to that of the Nafion117 and SPES membranes. In the self-discharge test, S_(0.6) P_(0.4) membrane showed twice longer duration in open circuit decay than that with Nafion 117 membrane. With all the good properties and low cost, the SPES/PVDF membranes are expected to have excellent commercial prospects as ion exchange membranes for VRB system.     

PVDF/TiO_2自组装膜的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶相转化法和自组装法制备PVDF/TiO2自组装膜,并利用SEM、接触角、FT-IR和XRD进行了表征;通过纯水通量、孔隙率、膜阻力分析和腐植酸(HA)过滤去除实验,考察了PVDF/TiO2自组装膜的性能,探究了PVDF/TiO2自组装膜在臭氧条件下的催化臭氧化反应机理。结果表明:SEM直观显示膜上存在TiO2粒子;与PVDF原膜相比,纯水的接触角由43.92°减小至25.46°,膜的亲水性显著提高;FT-IR分析,PVDF/TiO2自组装PVDF膜上存在Ti-O键,羟基数量显著增加;XRD表明膜上存在金红石矿型TiO2粒子;自组装后PVDF膜纯水通量由152.5 L·m-2·h-1提高到215.3 L·m-2·h-1,孔隙率由90.2%下降至88.6%,PVDF/TiO2自组装膜对HA具有较强的吸附去除能力,PVDF/TiO2自组装膜对HA的去除率达到75%。