有机/无机杂化纳米粒子共混改性聚偏氟乙烯多孔膜及其表面两性离子化的研究

通过表面引发的可逆-加成断裂链转移(RAFT)聚合,制备了聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯嵌段共聚物(PMMA-b-PDMAEMA)接枝改性的有机/无机杂化二氧化硅纳米粒子(BCP-gSiO2NPs),并将其与聚偏氟乙烯(PVDF)溶液共混,通过传统的非溶剂诱导相分离(NIPS)法制备PVDF/BCP-g-SiO2有机-无机杂化分离膜,进一步通过膜表面PDMAEMA链段与1,3-丙磺酸内酯之间的季胺化反应,实现了PVDF/BCP-g-SiO2有机-无机杂化膜的表面两性离子化。研究结果表明,BCP-g-SiO2NPs的引入以及膜表面的进一步两性离子化显著提高了PVDF膜的亲水性和抗污染性能,是PVDF超滤膜等相转化膜材料改性的有效方法。     

PVDF/EVOH共混膜制备及其抗污染特性的分析

用相转化法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行了乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)共混改性,系统考察PVDF/EVOH共混比和凝胶浴温度对共混膜性能的影响.并使用原子力显微镜(AFM)胶体探针定量测定了共混改性前后,亲/疏水性污染物与膜之间作用力的变化特点,结合宏观过滤实验解析添加EVOH对PVDF抗污染性能的影响.结果表明:PVDF/EVOH相容性最佳的共混比为9∶1.与纯PVDF膜相比,PVDF/EVOH共混膜的亲水性明显提高.共混膜的亲水性及拉伸强度随着凝胶浴温度的增大而增大,但是纯水通量随着凝胶浴温度的增大而减小.主要是因为高凝胶浴条件下膜表面有致密的皮层形成.膜-污染物间作用力及污染试验表明,添加EVOH后有效降低了膜-污染物间的相互作用力及相应的膜污染速率,表明了EVOH的引入能有效改善了膜的抗污染性.     

凝固浴组成对PVDF-g-PACMO共聚物膜结构与抗污染性能的影响

采用亲水、无毒、生物相容性好、对蛋白质吸附有排斥作用的丙烯酰吗啉(ACMO)对聚偏氟乙烯(PVDF)本体进行亲水改性,研究了凝固浴中不同乙醇含量(乙醇:去离子水的质量比分别为0∶100,15∶85,30∶70,45∶55)对PVDFg-PACMO共聚物膜抗污染性能的影响。结果表明,随着凝固浴中乙醇含量的增加,膜断面孔结构向海绵状转变,膜平均孔径和孔隙率增大,纯水通量增加,牛血清蛋白(BSA)截留率降低,膜表面亲水性增加,抗污染性能提高。当凝固浴中乙醇质量分数为45%时,膜表面BSA的吸附量由115.4μg/cm2降至20.6μg/cm2,通量恢复率高达97.6%,总污染指数低至0.148。因此,通过改变凝固浴中乙醇的含量,能使PVDF-g-PACMO膜表面亲水性明显提高,制得了具有良好抗蛋白质污染能力的改性PVDF膜。     

PVDF中空纤维膜改性研究(1)交联PVP制备亲水化PVDF中空纤维膜

利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的自交联以及与聚偏氟乙烯(PVDF)的互交联,实现了PVDF微孔膜的亲水化改性.考察了溶液浓度、反应时间等因素对改性PVDF膜性能的影响,采用FT-IR、NMR、接触角和水通量等测试方法表征改性前后PVDF膜的性能.结果表明,自交联PVP的强吸水性使得改性后的PVDF膜(PVDF-cl-PVP膜)亲水性显著提高,与水的接触角45 s内即可降至0°,膜的纯水通量为600 L/(m2·h).PVDF与PVP的互交联以及PVP的自交联结构使得PVP牢牢固定于PVDF微孔膜外表面及膜内部孔通道表面,实现了PVDF微孔膜的永久亲水化.PVDF-cl-PVP膜经纯水反复清洗后仍能保持很高的亲水性.经PVP改性后,PVDF膜的通量恢复率提高了16％,表明PVDF-cl-PVP膜的抗污染性得到显著提高.     

纳米TiO2改性PVDF中空纤维膜的制备及性能研究

疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水化改性是当前膜分离技术研究的热点之一。利用共混改性将纳米TiO2颗粒加入铸膜液,通过溶胶凝胶法制备改性PVDF中空纤维膜。采用AFM和SEM对膜表面进行表征,以接触角,孔隙率,水通量和平均孔径为评价标准,确定改性膜中纳米TiO2颗粒投加的最佳比例。结果表明:与未改性膜相比,改性膜表面平滑,粗糙度明显降低;改性膜断面的孔状结构更加微小,内部主要以海绵状为主;改性膜的接触角及孔隙率均有所改变,膜表面的亲水性增强,纯水通量提高4-5倍,最大达657.3L/m2.h。     

两亲性共聚物P(MMA-co-AMPS)对聚偏氟乙烯超滤膜性能的影响

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为亲水单体,甲基丙烯酸甲酯(MMA)为疏水单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用自由基共聚合法制得了两亲性共聚物P(AMPS-co-MMA);以两亲性共聚物P(AMPS-co-MMA)与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,通过相转变法制备PVDF/P(MMA-co-AMPS)超滤膜。利用傅里叶变换红外光谱、热失重法表征无规共聚物的组成和热稳定性能。并通过扫描电子显微镜,傅里叶变换红外光谱、吸水率测试、表面润湿性测试,探讨了不同单体摩尔比对PVDF/P(MMA-co-AMPS)超滤膜的结构及性能的影响。结果表明,单体AMPS与MMA间发生自由基聚合生成两亲性共聚物P(AMPS-co-MMA)。PVDF/P(MMA-co-AMPS)超滤膜表面多孔,内部有大孔,存在相对致密皮层和多孔的支撑层。当2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为2∶1时,PVDF/P(MMA-co-AMPS)超滤膜吸水率和表面润湿性能最好。     

医用金属材料表面含磁粉的TiO2薄膜的制备及其血液相容性

用溶胶-凝胶法在316L不锈钢及镍钛合金基片上制备含SrFe12O19磁性粉末的TiO2薄膜,分析了膜基的结合强度,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等对磁性粉末的表S面结构及形貌进行了分析.动态凝血时间和溶血率的测定结果表明用含磁粉的TiO2薄膜进行表面改性的316L不锈钢和NiTi合金动态凝血时间延长,溶血率下降,证明含磁粉的TiO2薄膜有很好的血液相溶性.     

聚电解质改性PVDF膜及其抗蛋白质污染研究

为了提高PVDF膜的抗污染性,采用两步表面接枝聚合的方法,利用含有正电荷的季胺单体2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)和带负电荷的羧酸单体2-羧基乙基丙烯酸酯(CAA)对PVDF中空纤维微孔膜的外表面进行亲水改性.通过控制接枝反应条件得到高亲水性、高通量和抗蛋白质污染的改性膜.结果表明,聚电解质改性PVDF膜的纯水通量保持较高水平,达到912 L/[m~2·h·(0.1 MPa)],水接触角在52 s时变为0°,同时具备优异的抗蛋白质污染性能,过滤蛋白质溶液的操作压力上涨率低,膜表面污染物含量少.     

MMA-AMPS两亲共聚物的合成及其对PVDF多孔薄膜性能的影响

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为亲水性链段、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为疏水性链段,将二者按不同质量比混合,采用自由基共聚合法制备了单体质量比不同的两亲性共聚物P(AMPS-co-MMA),通过相转变法制备PVDF/P(MMA-co-AMPS)共混改性膜。利用紫外-可见吸收光谱、热失重法分别表征该共聚物的组成和热稳定性能,通过扫描电子显微镜、X-射线衍射仪,以及拉伸实验研究了单体不同比例的两亲性共聚物对共混改性膜的结构及力学性能的影响。结果表明:AMPS和MMA发生了聚合反应;PVDF/P(MMA-co-AMPS)共混改性膜具有典型的非对称结构;随AMPS含量增加,复合膜中PVDF的β晶型含量降低,当AMPS/MMA质量比为1/3时,膜的拉伸强度和断裂伸长率达最大,分别为1.8448N/mm~2、18.0630%。     

等离子改性条件对PEGDA/HEMA凝胶亲水性及表面能的影响

采用氩等离子对聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)/甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)共聚物凝胶进行表面改性,对膜材料进行了光电子能谱(XPS)分析,并讨论了等离子处理时间及功率对凝胶亲水性及表面能的影响。研究结果表明,经等离子处理后凝胶表面引入了含氧极性基团,氧的含量从未处理的23%增加到26%,使材料亲水性得到改善;由于引入极性基团,材料的表面能随等离子处理时间和功率的增加而增加,从未处理前的45.9 mJ/m2增加到72.5 mJ/m2,极性力分量γPs随等离子体处理功率和时间的变化规律与表面能γs基本一致。     

Preparation and Characterization of the Modified Polyvinylidene Fluoride （PVDF） Hollow Fibre Microfiltration Membrane

A novel thermally induced graft polymerization technique was used to modify a polyvinylidene fluoride （PVDF） hollow fibre microfiltration membrane. An artificial neural network （ANN） was applied to optimize the prepared condition of the membrane. The optimized dosing of acrylic acid （AA）, acrylamide （AM）, N, N＇- methylenebisacrylamide （NMBA） and potassium persulphate （KSP） designed by ANN was that AA was 40.63 ml/L; AM acted as 6.25 g/L; NMBA was 1.72 g/L and KSP was 1.5 g/L, respectively. The thermal stability of the PVDF modified hollow fibre membrane （PVDF-PAA） was investigated by thermogravimetric （TG） and differential scanning calorimetry （DSC） analysis. The polycrystallinity of the PVDF-PAA membrane was evaluated by X-ray diffraction （XRD） analysis. The complex formation of the modified membrane was ascertained by Fourier transform infrared spectroscopy （FTIR）. The morphology of the PVDF-PAA membrane was studied by environmental scanning electron microscopy （ESEM）. The surface compositions of the membrane were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）. The adsorption capacity of Cu^2＋ ion on the PVDF-PAA hollow fibre membrane was also investigated.     

基于复合纳米颗粒的有机-无机杂化膜制备与性能表征

采用共混杂化的方法,利用Al2O3/TiO2复合纳米颗粒对疏水性强、易污染的聚偏氟乙烯膜进行改性,以增强其在水相溶液中的应用能力。通过测定纯水通量、截留率和膜表面接触角分别考察膜的透过、分离性能及亲疏水性能。用扫描电镜观察杂化膜的表面形态及断面结构。用傅立叶红外光谱分析杂化膜的化学结构,用X射线衍射分析杂化膜的结晶状态。膜的抗污染性能由料液通量试验考察。改性前后膜的测试结果表明,纳米颗粒的加入改善了聚偏氟乙烯膜的通量、亲水性能和抗污染性能。     

聚偏氟乙烯微孔膜一步法亲水化改性研究

采用高能电子束预辐照接枝的方法,研究了液相丙烯酸(AAc)和苯乙烯磺酸钠(SSS)双元混合体系对聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜的接枝改性,用一步法直接制备了含有羧酸基团和磺酸基团的强亲水性PVDF微孔膜.考察了辐照剂量、反应时间、反应温度、单体浓度、单体配比以及反应溶液pH值等对接枝率的影响.采用FT-IR、接触角和水通量表征改性前后的膜表面性质和膜性能.结果表明,接枝改性后膜的亲水性增强,接触角随接枝率的增加而降低,水通量随接枝率的增加呈现出先升后降的变化,这主要是由于高接枝率时膜表面和膜孔被接枝链堵塞.     

氧化石墨烯-氨基酰化酶/聚偏氟乙烯复合膜的制备及特性

通过静电吸附法成功制备了氧化石墨烯-氨基酰化酶（GO-acylase）颗粒。将GO和GO-acylase颗粒分别添加到聚偏氟乙烯（PVDF）铸膜液中,通过相转化法制备了GO/PVDF和GO-acylase/PVDF复合膜。结果显示,GO-acylase/PVDF复合膜的粗糙度最低（R_a=8.21 nm）,表面最平滑。GO/PVDF和GO-acylase/PVDF复合膜的接触角较小（73.72°和71.31°）,说明复合膜的亲水性优于纯PVDF膜。由于GO的添加会增强溶质和非溶质之间的转化过程,从而导致GO/PVDF复合膜的纯水通量最大（69.0 L/（m2 h））。经过测定,GO-acylase/PVDF复合膜的生物活性在4℃下可以持续4周左右。研究结果表明,GO-acylase/PVDF复合膜的成功制备为抗生物污染膜的研发提供了新思路。      

聚偏氟乙烯膜亲水化改性及在酪蛋白分离中的应用

采用化学改性的方法,在KOH/KMnO4体系中对聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面进行化学处理,引入羟基等活性基团,并利用甘油水溶液增加膜表面的化学稳定性。分别改变试剂浓度、温度、反应时间等参数,确定最佳反应条件。实验结果表明,改性后的聚偏氟乙烯膜表面接触角减小,亲水性增强。将改性前后的膜分别应用于酪蛋白的分离实验,测定膜通量的衰减,发现改性后的PVDF膜表面的抗蛋白吸附能力有很大程度的提高。     

表面喷涂壳聚糖溶液对聚偏氟乙烯多孔膜的结构和性能的影响

在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液膜表面喷涂壳聚糖(CS)醋酸溶液,用浸没相转变法制备PVDF多孔膜,研究CS溶液对多孔膜的结构和性能的影响并探讨了成膜机理。结果表明,随着溶液膜表面CS溶液体积的增加PVDF膜的孔隙率提高,膜表面的亲水性大幅度提高,β晶含量降低而α晶的含量提高;喷涂CS溶液前PVDF膜的上表面结构致密,喷涂CS溶液后PVDF膜上表面呈现多孔结构,其断面结构均为指状大孔结构;喷涂CS溶液的体积为2 mL、4 mL和6 mL的PVDF膜,其水通量先增加后降低,分别为683.33 L/m²·h、1121.57 L/m²·h、1171.36 L/m²·h和1029.02 L/m²·h。用不同方法制备的PVDF膜,其结构和性能不同,因为膜上表面的成膜机理不同。     

TiO_2溶胶改性PVDF中空纤维超滤膜的亲水化研究

通过PVDF铸膜液中添加TiO_2溶胶,采用相转化法制备了PVDF-TiO_2中空纤维共混超滤膜,并经SEM-EDX、亲水性与超滤测试、以及抗污染实验等手段研究了TiO_2溶胶对PVDF中空纤维膜的结构和亲水性能的影响.结果表明:当TiO_2含量为4.5%时,膜的亲水性能较好,抗污染性有明显的改善,在保持截留率基本不变的情况下,纯水通量明显提高,由108L/(m~2·h)提高到244 L/(m~2·h);但过高的TiO_2含量会产生严重的纳米颗粒团聚现象而造成膜的各项性能指标下降.     

聚偏氟乙烯膜表面丙烯酸接枝改性研究

采用自由基接枝聚合反应制备了丙烯酸改性的聚偏氟乙烯膜,研究了单体浓度对接枝率的影响,测定了改性后样品的红外光谱、表面接触角、水通量、蛋白吸附等.结果表明,通过自由基接枝聚合,丙烯酸接枝到膜的表面,明显提高膜的亲水性.接枝后膜的水通量也非常明显下降,特别是在高丙烯酸浓度下.改性的膜的通量对溶液的pH值有明确的响应关系,表明接枝链在水中的溶胀对膜的性能有显著的影响.蛋白吸附实验表明,改性后的膜相比未改性膜有较高的吸附量,而且在酸性情况下,膜的吸附量较大,这主要与丙烯酸和蛋白质之间的相互作用有关.     

新型五孔PVDF共混改性膜抗污染性能研究

观察新型五孔PVDF共混改性纤维膜SEM形貌特征,测量改性膜的接触角和临界通量,1#(PVDF/PMMA/TPU)、2#(PVDF/PMMA/PVC)共混改性膜分别在次临界和超临界通量下进行过滤实验.结果表明:PVDF共混改性膜具有优良的微观结构,且1#共混膜性能较好;1#共混膜的接触角比2#共混膜小;1#、2#共混膜的临界通量分别为10和14L/(m2.h);1#共混膜比2#共混膜抗污染性能好;次临界通量下共混膜的运行比超临界通量下的稳定.两种共混膜分别在次临界通量下采用单独超滤和混凝+超滤工艺处理某市地表水,得出混凝+超滤工艺处理效果较好,且1#共混膜比2#共混膜处理效果好.