无机粒子改性聚偏氟乙烯膜的研究进展

从结构性能及其成因方面介绍了近年来无机粒子改性聚偏氟乙烯（PVDF）膜的研究进展,同时展望了无机粒子改性膜的未来。     

无机粒子改性聚偏氟乙烯膜的研究进展

从结构性能及其成因方面介绍了近年来无机粒子改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的研究进展,同时展望了无机粒子改性膜的未来。     

纳米SiO2-氧化石墨烯/聚偏氟乙烯杂化膜的制备及特性

采用原位水解的方式制备了新型SiO₂-氧化石墨烯（GO）纳米杂化颗粒。选择GO、SiO₂、SiO₂-GO颗粒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为添加剂,采用浸没沉淀相转化法分别制备了聚偏氟乙烯（PVDF）杂化膜。测定了PVDF杂化膜的纯水通量、膜面接触角、牛血清白蛋白（BSA）截留率和污染恢复率等参数。结果表明,SiO₂-GO/PVDF-PVP膜的接触角从78.4°减小到66.02°,膜的亲水性能有所提升。同时,SiO₂-GO/PVDF-PVP膜的纯水通量最大（1 018 L/（m²·h））,对BSA的截留率达到81.5%,污染恢复率达到了78.65%以上。新型SiO₂-GO纳米杂化颗粒协同PVP添加剂增强了PVDF超滤膜的水通量、污染物截留和抗污染特性等综合性能,为传统PVDF有机膜的改性提供了一种新方法。     

两性离子聚合物表面改性的聚偏氟乙烯抗污染膜的制备及性能

提高聚偏氟乙烯(PVDF)抗污染性能是改善PVDF应用效果的重要途径。文中通过自由基聚合的方法将抗污染材料——两性离子类化合物磺酸甜菜碱(DMAPS)接枝到碱处理过的PVDF膜表面。研究了接枝DMAPS后,PVDF膜表面的结构与性能变化,并初步探讨了改性后的PVDF膜对牛血清蛋白的吸附性能。结果表明,在PVDF膜表面接枝DMAPS后,膜表面孔洞减小,亲水性提高。虽然改性后的PVDF膜通量有所下降,但通过牛血清蛋白(BSA)的振荡吸附实验发现,两性离子改性膜表现出良好的抗蛋白质吸附性能。与PVDF原膜相比,改性膜在BSA溶液中通量下降率小,用水清洗后膜通量恢复率高。     

聚砜有机-无机杂化改性膜的研究进展

聚砜膜具有良好的耐高温性、耐酸碱性能和高的机械性能等,被广泛用于膜分离领域.但由于聚砜膜的表面疏水性,使其在水处理等方面的应用受到一定限制.针对聚砜膜的有机-无机改性,综述了近年来采用无机纳米粒子,如金属氧化物纳米粒子、表面修饰的氧化物纳米粒子、二维(2D)层状材料、金属有机共价材料(MOFs)和其他纳米粒子对聚砜膜的杂化改性及其研究进展,并对存在的问题和应用进行评述和展望.     

功能化TiO2纳米管改性聚偏氟乙烯杂化膜的结构与性能

将功能化TiO2纳米管(FTNT)均匀分散在聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,利用相转化法制备PVDF/FTNT杂化膜,通过扫描电镜(SEM)、接触角测定、过滤实验和污染性测试等研究了其微结构、分离性和耐污染性能等,并考察膜污染后有效的清洗方法.结果表明,添加FTNT的杂化膜具有不同的微结构与性能,当添加1％ FTNT时,杂化膜皮层变薄、微孔数增多,并呈现出最优化的水通量、亲水性、耐压性和抗污染能力等,而对腐殖酸(HA)溶液的截留率略有提高.采用0.01 mol/L的NaOH溶液碱洗和太阳光/水的绿色清洗工艺均能实现膜性能的恢复,而采用后者清洗的杂化膜通量恢复率可达到90％以上.     

纳米粒子超疏水改性聚偏氟乙烯膜的研究

利用喷涂沉淀法对聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行表面改性,考察了喷涂液中纳米粒子(NP)的浓度和纳米粒子与胶粘剂(PDMS)的质量比对聚偏氟乙烯改性膜性能的影响.测定了改性前后聚偏氟乙烯膜的表面接触角以及膜的结构变化,并研究了膜的抗润湿和抗污染性能.结果表明,当喷涂液中纳米粒子的质量浓度为1%,纳米粒子与胶粘剂的质量比为4:5时,膜表面接触角从102°提高到156°.在直接接触式膜蒸馏实验中,改性膜的抗润湿性能和抗污染性能均较改性前有较大的提高.     

聚偏氟乙烯分离膜的亲水改性

利用醇类与醛类化合物的缩醛化反应,生成枝状或网状非水溶性的亲水性大分子,以制备具有持久亲水性的聚偏氟乙烯中空纤维膜.根据溶液的浊度变化来确定交联程度.反应体系为戊二醛与聚乙烯醇(PVA)在溶剂二甲基乙酰胺中的缩醛化反应,反应温度为70℃,反应时间30 min,催化剂为盐酸(质量分数36.5％).改性后的聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜的亲水性、水通量明显提高,蛋白吸附性降低,有较好的化学稳定性.随着PVA浓度的增加,膜材料的接触角相应变小,亲水性能增强,蛋白吸附性降低.     

聚偏氟乙烯/聚丙烯腈共混超滤膜的研究

讨论了聚偏氟乙烯／聚丙烯腈共混体系的相容性,对ＰＶＤＦ／ＰＡＮ共混体系的相容性进行了理论分析和相容性预测,并通过实验对相容性进行了评价。结果表明,ＰＶＤＦ／ＰＡＮ属部分共混体系。利用该体系可制得性能优良的ＰＶＤＦ／ＰＡＮ共混超滤膜,讨论了铸膜液的组成、制膜条件对膜性能的影响。并对膜性能和膜结构进行了测试。得到了较好的结果。     

聚偏氟乙烯中空纤维膜表面疏水化制备方法研究

提出了一种新的多孔膜表面疏水化处理方法,通过超滤操作,使分散液中聚偏氟乙烯(PVDF)颗粒沉积在PVDF中空纤维膜表面,然后进行干燥处理,利用PVDF材料特有的本体粘附效应,得到表面疏水化改性的PVDF膜。通过超声处理改性后的PVDF膜,验证了表面疏水层与基膜的结合稳定性。初步优化了涂覆工艺条件:预洗酒精体积浓度80%;预洗基膜时间120min;涂覆后膜丝干燥时间60min;PVDF颗粒固含量0.099%(质量分数);涂覆压力0.050MPa;涂覆时间30min。涂覆后PVDF中空纤维膜内表面接触角从(83±3)°提高至(144±3)°。涂覆后的膜应用于高污染的发酵液膜蒸馏中,抗亲水化时间从180min延长至380min。     

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.     

聚偏氟乙烯微孔膜的表面功能化研究进展

介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜的表面功能化的研究进展,包括合成分子印迹膜、环境敏感性分离膜和分离膜上蛋白和酶的固定化.     

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.     

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。     

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。     

一种新的制备有机-无机杂化膜的方法——前驱体水解聚合法制备聚偏氟乙烯-硅杂化膜

首次提出一种制备有机-无机杂化膜的新方法,即将正硅酸乙酯(TEOS)直接添加到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,在入水凝胶时,PVDF逐渐固化成膜,而TEOS同时也与水发生水解聚合反应,生成硅氧聚合物,这就为形成无机高分子与PVDF互穿网络结构或分子链相互缠绕创造了机遇,为制备力学性能优良的聚偏氟乙烯-硅杂化膜提供了可能.实验初步考察了正硅酸乙酯的添加量对聚偏氟乙烯-硅杂化膜的超滤性能和力学性能的影响,对杂化膜进行了能谱分析.结果表明:1)能谱实验证明杂化膜表面有Si元素存在,表明TEOS在凝胶过程中发生水解聚合反应,生成硅氧聚合物留在杂化膜中;2)在无致孔添加剂存在时,随TEOS添加量的增加,杂化膜的纯水通量增大,而对牛血清蛋白的截留率呈现持续下降的趋势;当TEOS含量为8%时,与无TEOS的PVDF膜相比,杂化膜的拉伸强度σt和弹性模量E几乎增加一倍;3)在有致孔添加荆PVP K30和无水LiCl存在时,杂化膜的纯水通量随TEOS添加量的增加呈先升后降然后再上升的趋势,对牛血清蛋白的截留率呈现持续下降的趋势.当TEOS添加量为12%时,与无TEOS的PVDF膜相比,超滤性能相近,但杂化膜的拉伸强度σt和弹性模量E增加近一倍.     

聚偏氟乙烯膜亲水化改性研究进展

强疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水化改性是当前分离膜研究的热点之一.对PVDF膜近年来在共混改性、表面化学改性、表面接枝改性等方面的研究进行了综述,并针对PVDF分离膜改性领域今后的研究提出建议,指出膜材料共混改性是今后发展的主要方向.     

填充纳米SiO2对聚偏氟乙烯膜性能的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能优良的膜材料,被广泛用于溶液的净化、分离、浓缩过程.但由于它的疏水性,膜在分离过程中极容易受到蛋白质等有机物的污染,会导致膜通量下降,使用寿命缩短.为提高膜的性能,将经过γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的纳米SiO2粒子填充到聚偏氟乙烯铸膜液中,通过溶胶-凝胶法制得复合膜,并对该膜的形貌、韧性、亲水性和中水处理的性能进行了表征.结果表明,改性的纳米SiO2能够在膜内均匀分散,使复合膜的韧性显著提高,在处理中水过程中纳米SiO2粒子与PVDF结合良好;膜的接触角由83°下降到41°,通量相对稳定,在0.1 MPa操作压力下通量维持在280 L/(m2.h),表明复合膜的耐污染能力大大增强.     

聚偏氟乙烯分离膜亲水改性的研究进展

从膜基体和膜表面两个角度出发,综述了当前对聚偏氟乙烯(PVDF)强疏水性膜的亲水化改,巨方法,介绍了共混改性、表面化学改性、辐照接枝等方法的机理、优缺点和近年的研究进展,指出了共混改性是今后亲水改性的主要方向.     

超支化聚硅氧烷改性聚偏氟乙烯微孔膜的制备及膜蒸馏性能

采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A-174)水解缩合反应合成超支化聚硅氧烷(HPSi O),并用其改性聚偏氟乙烯(PVDF)制备疏水HPSiO-PVDF微孔膜。通过红外光谱、核磁共振、水接触角、孔隙率、孔径分布、力学强度等表征方法研究了所制膜的结构和性能,以及微孔膜膜蒸馏性能。结果表明,HPSiO的加入降低了膜孔径,提高了微孔膜的孔隙率、疏水性能、力学性能及真空膜蒸馏性能。