荷正电聚氯乙烯/聚乙烯亚胺复合超滤膜制备及性能研究

为改善聚氯乙烯(PVC)膜材料对荷电粒子的截留性能,提出荷正电聚氯乙烯/聚乙烯亚胺(PEI)复合超滤膜制备和研究。利用PVC超滤膜截留特性使PEI在膜表面沉积后热交联的方法制备出PVC/PEI复合超滤膜。研究发现,所制备的膜材料等电点在p H9.0,表现出典型的荷正电特征。基于孔径筛分和电荷排斥的协同作用,在0.3 MPa测试压力下,该膜对粒径较大的阴离子型染料刚果红和粒径较小的阳离子型染料维多利亚蓝B截留率最高均可达到99%以上。进一步通过利用戊二醛二次交联进一步固定PEI并缩小孔径之后,该膜在对质量浓度1 000 mg/L Ca Cl2的截留率上升至37%,同时通量稳定在30 L/(m2·h)左右。通过调节沉积液浓度及热处理条件,可以对膜的通量和截留进行调控。     

γ-Al_2O_3/α-Al_2O_3陶瓷中空纤维纳滤膜制备与分离性能

采用溶胶-凝胶法对平均孔径为230 nm的α-Al_2O_3中空纤维陶瓷基膜改性,利用浸渍提拉法制备得到了平均孔径为1.6 nm,切割分子量为4000 Da的γ-Al_2O_3/α-Al_2O_3陶瓷中空纤维纳滤膜,讨论了操作压力、盐浓度、进料液p H值对膜性能的影响,以及膜对不同无机盐(氯化纳、氯化钙和硫酸钠)与不同染料(506 Da的维多利亚蓝B、408 Da的结晶紫、800 Da的甲基蓝和327 Da的甲基橙)的分离性能。研究结果表明,荷正电的维多利亚蓝B和结晶紫截留率分别为98.2%和96.3%,荷负电的甲基蓝和甲基橙截留率分别为89.7%和35.7%,因而γ-Al_2O_3/α-Al_2O_3陶瓷中空纤维纳滤膜为荷正电膜。     

表面原位聚合法荷正电纳滤分离层的构建及分离性能的研究

以聚氯乙烯(PVC)中空纤维超滤膜为支撑层,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为荷正电单体,聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)为交联单体,通过表面原位聚合的方法,制备得到了荷正电PVC中空纤维复合纳滤膜。考察了DMC与PEGDA比例对复合纳滤膜渗透和截留性质的影响。结果表明,调控两种单体的比例可以有效地调节膜的渗透分离性能。随着DMC含量的增加,膜表面亲水性与通量增加,对小分子染料结晶紫的截留率下降,对维多利亚蓝B的截留率则始终保持在99%以上,而对氯化钠等无机盐类始终没有截留能力。当DMC与PEGDA比例为9:1时,复合纳滤膜在0.3 MPa下,纯水通量为78.6 L?m-2?h-1,对维多利亚蓝B的截留率高达99.9%,对结晶紫的截留率仅为1.9%,对氯化钠的截留率为零,表明该膜可以用于小分子有机染料的高效分离以及盐溶液中小分子有机染料的脱除。     

荷正电季铵化壳聚糖/聚醚酰亚胺复合纳滤膜的制备及性能研究

以无纺布增强具有耐溶剂、耐热特性的聚醚酰亚胺(PEI)超滤(UF)膜为支撑层,具有荷正电性和良好成膜性的2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)为功能层,制备了一种荷正电HACC/PEI复合纳滤(NF)膜。考察了聚合物浓度、反应时间、交联剂浓度及交联温度等对所制备的复合纳滤膜性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)观察了该复合纳滤膜的表面形貌。结果表明:最佳制备条件下得到的HACC/PEI复合纳滤膜在0.3 MPa、20℃下对MgCl2具有较好的分离效果,其通量和截留率分别为10.9 L/(m2·h)和83.1%;另外,HACC/PEI复合纳滤膜呈现典型的荷正电特征,对二价无机盐具有较高的截留率。     

耐污染PVC/PSf共混超滤膜的研制

试验采用干—湿法纺丝工艺制备聚氯乙烯/聚砜共混超滤膜,以活性艳兰KN-R染料废水作为料液,研究不同配方的PVC/PSf共混膜对活性艳兰KN-R染料的吸附性能,并通过正交试验以膜的纯水通量、吸附染料前后膜的污染度和在1 M Pa压力下膜对染料的截留率等对膜性能进行综合评价,对兼顾耐污染性和良好过滤性能的PVC/PSf共混膜进行优选。实验结果表明,适合活性艳兰KN-R染料过滤的最优膜液组成为:聚合物含量18%、PVC与PSf共混比6:4、以PVP作添加剂且含量为5%。     

一种天然聚电解质制备荷正电纳滤膜的研究

以带有阳离子的改性瓜尔胶(CGG)与季铵化壳聚糖(HACC)共混物作为铸膜液，在聚砜支撑层材料上进行表面涂覆，通过相转化法形成超薄分离层，从而制备得到一种天然聚合物交联荷正电纳滤膜。结果证明：在25℃，60%相对湿度条件下，由阳离子瓜尔胶浓度为3.4wt%与季铵化壳聚糖浓度为1.7wt%(溶质配比为2:1的共混溶液)制备而成的纳滤膜性能最佳。该复合膜在25℃，1.0 MPa操作压力下对NaCl和MgCl₂的截留率分别为25.0%和97.1%，水通量为40.8 L/(m²·h)，对于二价盐和一价盐具有较高的选择脱除效果。     

氨基酸型两性离子超滤膜对染料分子的回收

通过特定化学反应对截留相对分子质量30×103再生纤维素(RC)膜进行表面修饰,得到3种氨基酸(甘氨酸、丝氨酸和赖氨酸)改性的两性离子超滤膜,选取3种分子量相近而所带电荷量不同的染料分子(亚甲基蓝、甲基橙和直接黄12),以考察两性离子超滤膜回收水中染料分子的可能。研究比较了染料荷电量、膜的接枝基团及离子强度对以上3种染料截留率的影响。结果表明,相较于中性膜,两性膜仅对荷负电染料截留能力增强;赖氨酸改性膜尽管荷电性呈中性,但仍有与其他改性膜相近的去除效果,在膜通量约为50 L/(m2·h)时,对直接黄12的截留率可达80%左右,这归因于赖氨酸基团形成了更致密的水化层;此外,离子强度的增加屏蔽了膜与荷负电染料的静电排斥,最终导致截留率降低。     

荷负电改性聚偏氟乙烯超滤膜对染料的吸附和截留研究

通过臭氧预处理偶氮二异丁腈引发接枝丙烯酸到聚偏氟乙烯(PVDF)主链上,得到改性产物聚偏氟乙烯接枝丙烯酸(PVDF-g-PAA)。采用浸没沉淀相转化法制备系列荷负电超滤膜(PA膜),通过傅里叶全反射红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)分析膜的组成和结构,并对阳离子染料亚甲基蓝(MB)和阴离子染料刚果红(CR)进行吸附和截留研究,考察了荷负电膜对染料吸附和截留的影响因素。结果表明,相比未改性的纯PVDF膜(P膜),PA膜的孔径、孔隙率、纯水通量、亲水性能均有不同程度的提高;PA膜对MB吸附量达到10.06mg/g,对CR基本没有吸附;PA膜对MB在前50min内可实现对其截留,而CR的截留率可以保持在96%左右,并且能起到浓缩作用。     

集成膜技术在绿原酸分离中的应用研究

采用聚醚酰亚胺(PEI)超滤膜来纯化绿原酸,并通过荷正电的季铵化壳聚糖/聚醚砜(HACC/PES)复合纳滤膜对其进行浓缩。结果表明:通过超滤与纳滤膜技术的集成可以在不引入二次污染的条件下实现绿原酸的分离纯化,利用超滤膜技术可以显著提高绿原酸的纯度,而荷正电纳滤膜对绿原酸的截留率达到92%,可以有效地实现绿原酸的浓缩富集。     

荷正电纳滤膜的制备研究

主要研究以聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体,采用界面聚合法来制备荷正电纳滤膜.通过均匀实验设计,得出的优化条件为: PEI浓度为1.75%,十二烷基硫酸钠(SDS)浓度为0.1%,酸接受剂(Na2CO3:NaOH=2:1)浓度为0.3%(均为质量浓度),界面聚合反应时间(IPT)为2 min,膜对一价盐的截留率均在30%左右,对二价盐的截留率接近70%,对低分子有机染料的截留率达90%以上.     

静电喷雾制备NH2-UIO-66(Zr)复合纳滤膜及其性能研究

利用静电喷雾方法成功制备了聚乙烯亚胺(PEI)/均苯三甲酰氯(TMC)荷正电纳滤膜,并在此基础上引入NH₂-UIO-66(Zr),进一步提升了复合纳滤膜的性能。通过FTIR、SEM、EDS、Zeta电位等表征手段研究了复合膜结构、形貌和表面电荷,并采用错流测试装置对不同重金属溶液进行分离性能测试。结果表明,当MOFs的添加量为0.01 wt%时,制备出的复合纳滤膜性能最优,通量为8.9 L·m^-2h^-1 bar^-1,对NiCl₂的截留率为90%,较空白纳滤膜的通量提高26%且未牺牲截留效果。此外,NH₂-UIO-66(Zr)复合纳滤膜对Cu Cl₂的截留效果大于90%,且稳定性较好,该工作为制备荷正电纳滤膜提供了参考。     

原位生长法制备ZIF-8/PAN超滤膜用于染料废水处理

以六水合硝酸锌与2-甲基咪唑为前驱体,在聚丙烯腈(PAN)铸膜液中原位生长ZIF-8制备ZIF-8/PAN超滤膜,对其表面形态,化学结构,元素分布进行了表征,并研究了前驱体浓度对于膜结构以及膜性能的影响结果表明。ZIF-8在超滤膜断面及表面均有生长,在膜表面ZIF-8层均匀致密。超滤膜对于伊文思蓝染料截留率高达93.1%,纯水通量为140 L/(m~2·h)。随着前驱体浓度的增加,ZIF-8含量亦随之增加。通量显著升高,截留率略有下降。在循环过滤实验中超滤膜亦显示出优良的分离性能和抗污染性能。     

胺基化氧化石墨烯复合纳滤膜对染料的截留性能研究

采用N,N-二甲基乙二胺对Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)进行荷正电改性,得到胺基化氧化石墨烯(AGO);然后以聚砜超滤膜为基膜,采用压力驱动自组装法分别制备GO和AGO复合纳滤膜,选择阳离子染料亚甲基蓝和阴离子染料甲基橙作为模型染料,考察改性前后GO纳滤膜的纯水渗透通量及其对不同荷电性染料的脱除效果。结果表明,改性后AGO纳滤膜的纯水渗透通量明显高于GO纳滤膜,且相同压力、相同浓度下AGO纳滤膜对亚甲基蓝的脱除率明显高于GO纳滤膜,而对甲基橙的脱除效果与之截然相反,证明N,N-二甲基乙二胺对增强GO表面荷正电性改性成功。     

荷正电聚砜/Al_2O_3复合纳滤膜的制备及其分离Au(Ⅲ)

采用含浸法制备聚砜/Al2O3复合荷正电纳滤膜。探讨各种主要工艺条件对膜分离性能的影响。通过测定膜流动电位及其对不同无机盐阳离子截留率,分析制膜条件对膜电性能的影响。利用扫描电镜(SEM)分析膜表面及截面形貌,利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析表面活性层结构及成膜机理。对硫脲浸金液中Au(Ⅲ)进行富集分离研究,Au(Ⅲ)的截留率可达88%～95%,为膜法分离贵金属提供了新的思路。     

一种新型羧甲基甲壳素/聚砜复合纳滤膜的研究

羧甲基甲壳素(CMCH)溶液浇铸在聚砜超滤膜上,并与戊二醛(GA)交联制得一种新型荷负电复合纳滤膜.制备该膜的最佳条件为:CMCH浓度为2.0%,GA浓度为1.5%,50℃下交联2.0 h,然后50℃下热处理15 min.复合膜对中性分子的截留分子量为7.425×10-22 g (450 Da),膜孔径在(6.6～7.6)×10×10 m,静电位为-0.15 mV,电压渗系数为-0.85,离子交换容量为2.2 mmol·cm-2,在18℃,1.3 Mpa压力和流量为38 L·h-1时,对浓度为2000 mg·L-1的Na3PO4,K2SO4,Na2SO4,MgSO4,KCl,NaCl 和 MgCl2 溶液的截盐率分别为 92.10%,90.93%,91.83%,62.51%,30.29%,29.46% 和 10.96%,通量分别为 3.96 L·h-1·m-2,4.81 L·L·h-1·m-2,复合膜对不同盐的截留行为与其它荷负电纳滤膜类似,主要决定于荷电膜与电解质离子之间静电作用力的大小.随着进料液浓度的增加,复合膜的截盐率减小,通量增加;随着操作压力的升高,通量增加,截盐率先增加后保持不变.另外,发现该膜具有较好的抗藻类附着性.该膜可望用于脱除水中NO3-,PO43-,SO42-及阴离子表面活性剂等负电荷离子,在中水、工业水、饮用水处理及加工等方面有广阔的应用前景.     

一种PPS/MWCNT@GO杂化膜的制备及性能

将氧化后的多壁碳纳米管（MWCNT）和氧化石墨烯（GO）亲水性纳米粒子化学交联物（MWCNT@GO）作为填充物,在使用热致相分离（TIPS）法制备聚苯硫醚（PPS）膜的过程中,通过物理共混方式引入MWCNT@GO纳米粒子,制备PPS/MWCNT@GO杂化膜,用以提升PPS膜的性能。分别通过TEM、XPS、Raman、XRD和FTIR表征MWCNT和GO的结构以及交联过程中的官能团变化;利用SEM、CSM、DSC、孔径测试仪、接触角测试仪和拉伸测试仪表征杂化膜的形貌以及特性;同时,对杂化膜的水通量以及蛋白大分子和甲基蓝染料的截留性能进行了测试。结果表明,PPS/MWCNT@GO杂化膜的孔径减小到0.06μm左右,杂化膜具备优异的热稳定性和机械性能;同时,杂化膜表现出了较高的水通量,可达130L/(m²?h);较好的分离性能,对牛血清蛋白大分子（BSA）的截留率接近100%,对甲基蓝（MB）染料的截留率也达到了92%左右。该杂化膜有望在高温、强酸、强碱和腐蚀性水污染环境中广泛应用。     

PDM/PAN共混荷正电管式膜的研究

以PDM/PAN共混体系,用1,4-二溴丁烷使PDM交联,通过相转化法制备荷正电膜。用 这种膜材料制备的管式膜用于超滤阴极电泳漆,膜对电泳漆截留率为96％,透水量约30L/m2·h (漆液固含量10％、25C、0.2MPa)。     

新型季铵化壳聚糖/聚丙烯腈(PAN)复合纳滤膜的制备及其截留性能研究

以聚丙烯腈超滤膜为支撑底膜,2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖水溶液为表面活性层的铸膜液,以丙三醇缩水甘油醚为交联剂,制备了季铵化壳聚糖/PAN荷正电复合纳滤膜,并确定了最佳的制膜条件.该复合膜很明显由两层组成,上层是较薄且致密的壳聚糖季铵盐表层,下层是非对称的多孔聚丙烯腈支撑层.复合膜的纯水渗透系数为16.6 L/(h·m2·MPa),对不同类型的无机盐呈现不同的截留规律.该膜对钙、镁高价阳离子有很高截留率,可望用于脱钙和镁及水的软化.     

PVC/PAN 共混超滤膜的研究 Ⅰ.PVC 与 PAN 相容性对共混超滤膜结构与性能的影响

在增混剂用量固定情况下,PVC 与PAN 的共混比直接影响其相容性。而相容性主要对PVC/PAN 共混超滤膜的表层孔径产生影响。相容性较好时,表层孔径极小,膜呈明显的不对称性,截留率高,但透水率较低,反之亦然。可见,通过对两种高聚物相容性的调整,有可能在一定范围内实现对超滤膜平均孔径的控制,尤其对制备技术难度较大的大孔径超滤膜可期有实用价值。     

铸膜液聚合物浓度对PES/SPSf超滤膜表面性质的影响

以聚醚砜(PES)/磺化聚砜(SPSf)为成膜材料制备PES/SPSf超滤膜。研究了铸膜液聚合物浓度对超滤膜结构及性能的影响。结果表明,随着铸膜液聚合物浓度的增加,超滤膜的表面孔径降低;PES/SPSf超滤膜表面以亲水性好的SPSf为主,但是随着铸膜液浓度增加,SPSf在超滤膜表面的含量稍有降低,导致超滤膜表面亲水性以及荷负电性也降低。在铸膜液聚合物浓度为20%时所得超滤膜对牛血清蛋白的截留达到99.5%,渗透性为559.8 L·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1),综合性能最好。