应用于油水乳液分离的结构一体化Janus膜的制备

利用亲水性高分子共聚物(PVP-VTES)在聚偏氟乙烯(PVDF)基体膜内的水解、单向偏移和热交联使膜表面呈现有效亲水性,成功制备出亲水层厚度可控、亲/疏水层“结构一体化”的Janus膜.对Janus膜的形貌结构、化学组成、润湿性等性能参数进行表征,结果表明,膜疏水底面空气中水接触角(WCA)值维持在110°,5种油滴的水下油接触角(OCA)值则快速降为0°,而亲水表面水下OCA值可高达155°.且膜表面的防污性能相对较好。将驱动压力控制在-0.09 MPa或-0.05 MPa下,使用Janus膜进行水包油(O/W)或油包水(W/O)乳液的可切换分离：针对大豆油的水包油乳液的水通量为22.88 L/(m²·h),分离效率高达93.35%,对油包水乳液的油通量为17.45 L/(m²·h),分离效率高达91.47%;针对氯仿的水包油乳液的水通量为358.81 L/(m²·h),分离效率达到95.54%,对甲苯的油包水乳液的油通量为269.21 L/(m²·h),分离效率为91.87%.相较于纯疏水膜和...     

增强型管状聚偏氟乙烯/石墨烯纳米纤维膜制备与性能

以聚酯纤维编织管为支撑体,聚偏氟乙烯(PVDF)为成纤聚合物,石墨烯(GE)为掺杂剂,采用静电纺丝技术制备增强型管状PVDF/GE纳米纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)、接触角(CA)滴定仪和孔径分布仪等对其结构进行了分析和讨论,研究了GE含量对管状PVDF纳米纤维膜的结构及其对油水混合物分离性能的影响。结果表明,掺杂GE可显著增强纳米纤维膜的疏水性,其掺杂量为0.1%(质量分数)时,纳米纤维膜水接触角可达147.6°,表现出优异的疏水性能,同时煤油通量高达20367 L/(m~2·h)。油水分离实验表明,聚酯纤维编织管赋予纳米纤维膜良好的拉伸及抗压性能,使其在负压下可实现连续油水分离,且油(煤油)/水分离效果优异,分离效率可达99%以上。膜每运行一个周期后,用无水乙醇清洗膜表面,循环使用10次后分离效率仍可达96%以上。     

聚羟基丁酸酯纳米纤维支撑海藻酸钙纳滤膜制备及抗污染性能

以聚羟基丁酸酯(PHB)纳米纤维膜为载体,不添加致孔剂,制备了PHB纳米纤维支撑的海藻酸钙(CaAlg)水凝胶纳滤膜(CaAlg-PHB复合膜)。通过扫描电子显微镜观察膜的形貌,研究膜的溶胀性能、拉伸力学性能、亲水性和对乳化油、牛血清蛋白(BSA)溶液的抗污染性能以及对染料的截留性能。结果表明,CaAlg-PHB复合膜的断裂强度与CaAlg自支撑膜相比得到较大提高。乳化油悬浊液和BSA溶液的稳定通量分别为纯水通量的83.82%和86.70%,表明CaAlgPHB复合膜具有良好的抗污染性能。3D超景深显微镜观测显示乳化油在膜表面不粘附,水下二氯甲烷在膜表面的接触角达到148.3°,表明该复合膜在水下超疏油。在0.1 MPa压力下,CaAlg-PHB复合膜对染料刚果红的稳定通量和截留率分别为30.57 L/(m~2·h)和96.95%。     

PVDF/PBS纤维膜的制备及其在油水分离中的应用:基于静电纺丝

通过静电纺丝制备疏水性PVDF/PBS纤维膜,并利用PVDF对PBS进行疏水改性。研究表明,PVDF的引入能使纤维膜的水接触角从86.5°转变至137.4°,表明PVDF能够有效改善PBS的疏水性。并且,PVDF的引入能够显著提高纤维膜的成膜性能与油水分离效率,并使纤维膜的油通量最高可达582L/(m~2·h)。     

酯类添加剂对非溶剂致相分离法聚偏氟乙烯膜结构与性能的影响

以聚偏氟乙烯（PVDF）为成膜聚合物、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）为酯类添加剂，采用非溶剂致相分离（NIPS）法制备PVDF平板膜。通过扫描电子显微镜和膜孔径分析仪对PVDF膜的形貌和结构进行了分析和讨论，研究了不同比例DOP/DBP对PVDF膜结构与性能的影响。当m(DOP)/m(DBP)=2/1时，制备的PVDF膜水接触角为112.2°，油下水接触角为142.4°，煤油液滴可在1231.8 ms内完全浸润膜表面，说明该膜具有优异的超亲油疏水性。此外，纯油通量高达945.9 L/(m2·h)，油包水乳液分离效率可达99.3%，在油水分离方面具有广阔的应用前景。     

仿蜘蛛网结构油水分离膜的制备和性能探索

具有三维网络结构和亲水特性的水凝胶用于分离膜改性备受关注.以聚偏氟乙烯(PVDF)膜为基质,将羧甲基纤维素(CMC)通过自交联方式引入膜表面,制备了仿蜘蛛网结构的CMC-PVDF改性膜,对膜的油水分离性能、抗污染性能、机械性能等进行了考察.结果表明,相对于原膜,改性膜的油水乳液通量增加了4倍,达到612 L/(m~2·h),油水分离性能从74%提高到94%以上;改性膜具有较好的抗污染能力;相对于原膜,CMC-PVDF改性膜的弹性模量从3.647 MPa提高到14.86 MPa,伸长率从31.5%提高到58.4%,这与膜表面的仿蜘蛛网结构有关.通过所述方法得到了兼具较高分离性能、抗污染性能和机械性能的膜材料,对分离膜改性研究具有一定借鉴价值.     

膜表面纳米TiO_2修饰层的构建及其抗蛋白质污染性能研究

采用纳米二氧化钛胶体和多巴胺作为修饰剂,通过多巴胺的氧化自聚将纳米二氧化钛颗粒沉积到聚丙烯微孔膜(MPPM)的表面.采用FTIR和SEM对膜进行了表征,发现修饰后膜表面多孔形态未发生变化,仅在膜表面均匀地负载着大量的纳米TiO_2颗粒.静态水接触角及纯水通量测试结果显示,修饰膜具有优异的润湿性,在0.10MPa下,MPPM的纯水通量为0,而经纳米TiO_2修饰后的膜纯水通量可稳定在4 625L/(m2·h)左右.蛋白质静态吸附与蛋白质溶液过滤研究结果表明,修饰膜具有良好的抗蛋白质污染性能,蛋白质溶液通量下降率仅为35%,且膜表面的蛋白质可用水清洗除去,通量恢复率达83%.     

GO改性高效油水分离PVDF杂化膜制备及其性能

氧化石墨烯(GO)因其具有丰富的羟基和羧基而被作为亲水改性剂应用于膜的制备.本研究通过向由聚偏氟乙烯(PVDF)与一种三嵌段共聚物(AP)组成的混合物中加入不同比例的GO,以制备具有高效油水分离性能的PVDF/AP/GO杂化膜,并考察了其对油水乳液的分离性能.研究发现,GO添加量为0.20%(质量分数)时的膜(M3)性能表现最佳,其在分离油水乳液时截留率较高(>98.9%),相对通量恢复率高于90.7%.此外,M3的纯水通量高达1 090 L/(m²·h).即使经过5次油水乳液循环过滤实验,截留率(>96%)和纯水恢复通量J_c(>879 L/(m²·h))仍然保持在非常高的水平,表现出优异的油水乳液分离性能.     

十二烷基苯磺酸钠共混改性聚酰亚胺纤维膜的制备及油/水乳液分离性能研究

利用十二烷基苯磺酸钠的两亲性对聚酰亚胺进行亲水改性。通过静电纺丝法制备了十二烷基苯磺酸钠/聚酰亚胺共混膜。采用X射线光电子能谱(XPS)对膜的结构进行了表征，对水接触角、石油醚/水乳液分离性能进行了测试。结果表明：十二烷基苯磺酸钠共混入聚酰亚胺中；改性后膜表面亲水性明显提高，1min内水接触角由81.14°降至32.15°;对石油醚/水乳液具有良好的分离效果，膜通量最大值为245L/(m²·h),最大分离效率达78%以上。回收10次后，分离效率始终保持在76%以上。     

陶瓷超滤膜在右旋糖酐分离中的应用

本文采用自制的陶瓷超滤膜分离右旋糖酐,研究了操作参数如压力、温度、膜面流速和料液浓度等对陶瓷超滤膜分离右旋糖酐的影响,并对操作参数进行了优化.所用陶瓷超滤膜材料为氧化锆,切割分子量约为2 700,纯水渗透率约为375L/(m~2·h·MPa).研究表明,增大操作压力,膜通量以及右旋糖酐的截留率均有所增加.当操作压力增加至0.3 MPa时,右旋糖酐与果糖的分离因子最大,二者的分离效果最好.温度变化时,膜通量随温度的升高而升高,但右旋糖酐的截留率随温度的上升而下降.适当增大膜面流速有利于增大膜通量和右旋糖酐的截留率.此外,还考察了陶瓷超滤膜在右旋糖酐分离纯化过程中的稳定性.当料液浓度为60g/L时,陶瓷膜在连续12h的运行过程中,膜通量稳定在24L/(m~2·h)左右,分离因子稳定在11.5以上.陶瓷超滤膜在右旋糖酐分离方面展现了良好的应用前景.     

纳米纤维素原位植入改性聚醚砜超滤膜的性能研究

采用原位植入法将纳米纤维素(CNW)沉积到聚醚砜(PES)超滤膜的表面,研究凝固浴中不同纳米纤维素的浓度对聚醚砜超滤膜性能的影响,分别用扫描电子显微镜、接触角测定仪等对改性膜性能进行评价。结果表明,CNW能够良好的植入聚醚砜超滤膜表面,改变沉淀浴浓度可以获得不同CNW覆盖率的聚醚砜膜表面,改性膜断面和表面形貌也获得不同程度的改善。改性膜的亲水性随CNW浓度的提高而不断增强,当CNW浓度为0.4%(质量分数)时,此时膜拥有最大的纯水通量333 L/(m~2·h),未改性的纯膜只有192 L/(m~2·h)。膜蛋白抗污染实验中通量恢复率的结果表明,改性膜的抗污染能力明显提高。本研究为利用先进纳米材料制备高性能纳米复合膜提供了新的思路和方法。     

聚氯乙烯接枝烯丙基聚乙二醇的制备及成膜性能

以氯化亚铜(CuCl)/2,2'-联吡啶(BPy)为催化配位体系,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)作为溶剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)法在聚氯乙烯(PVC)分子链上接枝烯丙基聚乙二醇(APEG)。X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)表明:APEG单体成功地接枝到了PVC链上;改性材料经相分离法制备过滤膜,膜的孔径分布范围为0.117μm~0.247μm,接触角在300 s内由81°下降至64.4°;0.05 MPa跨膜压差下,初始纯水通量为1677 L/(m2·h);牛血清蛋白(BSA)液过滤试验共循环3次,0.05 MPa跨膜压差下,首次循环初始通量为737 L/(m2·h),经3次循环后BSA通量稳定在101 L/(m2·h),显示出较好的抗污染性能。     

微波原位合成2D Ni-Fe MOF/硅藻土复合材料及其改性聚乙烯醇水凝胶不锈钢筛网油水分离性能

如何高效处理含油污水的问题,是如今世界科研人员共同关注的问题。聚乙烯醇(PVA)水凝胶作为高含水量及具有三维亲水网络的软材料在油水分离领域引起了广泛的关注。但是,和大多数具有超润湿性质的水凝胶一样,PVA水凝胶类油水分离材料不仅力学性能差,同时也存在化学稳定性差的问题。基于此,通过微波法制备了2D Ni-Fe金属-有机框架材料(MOF)-硅藻土(Dia)纳米材料及其PVA复合水凝胶。同时,不锈钢网经过浸泡2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶溶液得到2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶不锈钢筛网,表现出超亲水-水下超疏油性质。利用SEM、XPS分析2D Ni-Fe MOF-Dia及其复合水凝胶的化学组成和表面形貌。研究了2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶的力学性能及2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶不锈钢筛网的油水分离与乳液分离的分离效率及水通量,并对其耐盐性、耐酸耐碱性油水分离性能进行了测试。结果表明:2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶具有优异的力学性能,拉伸与压缩强度分别达到1.49 MPa及0.58 MPa,同时表现出超亲水-水下超疏油性质,2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA不锈钢筛网的油水分离与乳液分离效率与通量分别可达99.2%和742.7 L·m?2·h?1。在酸性、碱性、盐性环境下均保持优异的分离效率与通量,并且在5次循环后,依旧保持稳定的分离效率与通量。      

聚砜膜的表面亲水改性

配制叔丁基过氧化氢(TBHP)-多巴胺(DA)-三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲液,通过在聚砜(PSf)膜表面沉积聚多巴胺(PDA)来制备亲水纳滤膜.研究了TBHP不同添加量以及不同pH时改性膜的亲水性能,并利用FTIR、XPS、水油接触角测量仪、SEM、AFM等方法表征改性前后PSf膜表面的元素组成、结构、形貌、亲水性能、稳定性以及渗透性能.结果表明,pH=8.5、TBHP添加量为800μL时,PSf膜的水接触角由52°降到13°,油接触角由142°升到165°,得到了亲水疏油改性膜,纯水通量为91.3 L/(m~2·h),相比PSf基膜提高了170.4%,截留率达90.7%,超声振荡后,水接触角仅下降3.1°,表现出良好的稳定性.     

多孔SiC陶瓷表面的超疏水改性及其对油-固体系的分离性能

以二水醋酸锌和氨水为原料,采用化学浴沉积法在平均孔径为250 nm的多孔SiC陶瓷表面构造花状ZnO微纳结构,并用正辛基三乙氧基硅烷接枝改性.考察了Zn²⁺浓度、反应温度和反应时间对沉积在多孔陶瓷表面ZnO形貌的影响,进而考察其对多孔陶瓷表面超疏水性能的影响.对比了超疏水改性前后多孔陶瓷的表面性质及其油-固分离性能.结果表明,花状ZnO在多孔SiC陶瓷表面沉积的最佳条件是：Zn²⁺浓度为75 mmol/L,反应温度为96℃,反应时间为3 h.此时硅烷接枝改性后多孔陶瓷表面超疏水效果最好,其表面水接触角和滚动接触角分别为173°±2.5°和2.5°±1°.在油-固分离实验中,超疏水多孔SiC陶瓷对固体炭黑具有良好的截留性能,当跨膜压差为0.25 MPa时,其稳态通量为498.3 L/(m²·h).与空白样相比,通量提高了53.6%.     

Cu2S@SSM复合膜的制备及其油水分离性能

在含油废水处理中迫切需要具有优良化学稳定性的油水分离材料。为了在酸碱盐等复杂环境中能够有效的分离各种水包油乳液,以不锈钢网(SSM)为基底,采用电化学沉积和溶液反应相结合的方法将硫化亚铜(Cu₂S)修饰到不锈钢网表面,成功的制备了Cu₂S@SSM复合膜。制备的Cu₂S@SSM复合膜具有优异的超亲水/水下超疏油性能。对无表面活性剂和表面活性剂稳定的水包油乳液进行了一系列的油水分离实验,分别获得了高达932和361 L/(m²·h)的渗透通量以及99.78%和99.15%的分离效率。得益于Cu₂S的类光芬顿催化性能,制备的Cu₂S@SSM复合膜在可见光照射下对亚甲基蓝、罗丹明B的降解率高达99%。更重要的是Cu₂S@SSM复合膜在强酸、强碱和高盐环境中表现出优异的化学稳定性。     

不同孔径陶瓷膜硅烷改性及油水分离性能研究

具有低表面能的疏水陶瓷膜常用于含水油液分离,而渗透通量的提高是提升膜分离过程经济性的关键.本文通过有机硅烷接枝改性制备疏水陶瓷膜,研究硅烷改性对不同孔径陶瓷膜结构及油水分离性能的影响。以孔径为1 000 nm、100 nm、10 nm的3种陶瓷膜为研究对象,考察不同孔径陶瓷膜硅烷化改性前后膜表面微观形貌、润湿性及渗透阻力的变化,评价3种孔径疏水陶瓷膜在溶剂、酸碱等环境下的稳定性,并将3种孔径硅烷改性的陶瓷膜用于油包水乳液分离.结果表明,孔径越小的膜硅烷化改性后渗透阻力增幅越大,尤其是当孔径达到10 nm,改性前后渗透阻力相差近3倍;原膜孔径对改性膜润湿性影响不大,且均表现出良好的耐溶剂性、耐酸碱性.低压高流速的操作方式有利于提高改性膜通量;对于水含量1 000μL/L的W/O乳液,3种改性膜对水的截留率均超过93%,渗透液水含量低于70μL/L,其中1 000 nm改性膜通量最高,达375 L/(m²·h),而10 nm膜更不易被污染;对于水含量10%(体积分数)的W/O乳液,1 000 nm改性膜污染非常严重,通量迅速下降为14.1 L/(m²     

基于NIPS法聚苯砜超滤膜海绵孔结构的微观调控

以聚苯砜(PPSU)为膜材料,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用NIPS法制备了高通量全海绵孔结构的PPSU超滤膜,对膜微观结构、纯水通量、亲水性、孔隙率及孔径进行了表征,考察了添加剂和凝胶浴组成对膜微观结构和性能的影响.结果表明,在双组分凝胶浴(70%NMP-30%H_2O,质量分数)下,PEG1000和PVP的加入使指状孔结构增多,膜通量从29.64 L/(m~2·h)上升到317.50 L/(m~2·h),同时可改善膜亲水性,接触角从76.30°降到65.82°.在三组分凝胶浴(质量分数70%NMP-乙醇-H_2O)下,乙醇的加入可促进海绵孔结构的形成,膜通量从139.43 L/(m~2·h)降到49.30 L/(m~2·h),乙醇质量分数为4%时,得到全海绵孔结构的PPSU膜,此时膜通量为70.46 L/(m~2·h).     

对PVDF超滤膜复合改性模型的建立及其试验研究

从分子设计理论出发提出了对PVDF超滤膜复合改性模型。该模型在纳米粒子疏水改性的基础上接枝亲水链,该亲水链促使复合粒子在凝胶成膜过程中大量离析富集在膜(孔)表面,增强膜的亲水性。在该模型指导下的试验研究表明:在截留率基本保持不变的情况下,1#膜水通量是114.2L/(m2·h),水接触角是62.1°,而2#膜水通量提高到193.5L/(m2·h),水接触角下降到43.5°;SEM观察2#膜较1#膜表面更致密,而膜断面指状孔减少,海绵层变厚;XPS表明2#膜较1#膜表面O/F值从0.08提高到0.20,除了C、O、F元素,还增加Ti元素,这解释了纳米粒子的表面离析富集现象;1#膜和2#膜压密性无显著差异。试验在一定程度上验证了该模型的正确性。     

P(VDF-HFP)-SiO2/SF电纺Janus纤维膜的制备及油水分离应用

以疏水纳米SiO₂改性的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P（VDF-HFP）-SiO₂)和丝素蛋白（SF）为原料,利用静电纺丝技术,构建了具有非对称润湿性的P（VDF-HFP）-SiO₂/SF复合Janus纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、傅里叶红外光谱仪及水接触角测量仪对纤维膜的微观形貌、组成、结构及润湿性进行了表征,并测试了Janus纤维膜的疏水层厚度对油水分离通量及分离效率的影响。结果表明,采用P（VDF-HFP）-SiO₂纤维膜为疏水层,SF纤维膜为亲水层构建的Janus纤维膜具有单向水渗透功能及良好的油水分离能力;当疏水层厚度为70μm,亲水层厚度为130μm时,水分离通量可达到了11 300 L/（m²·h·MPa）,油水分离效率可达99.65%,该研究为Janus油水分离膜的制备提供了新的材料选择。