三醋酸纤维素中空纤维纳滤膜的性能研究

以N,N-二甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,三醋酸纤维素(CTA)为聚合物,乙二醇和苯甲酸为添加剂配制成铸膜液,采用高温非溶剂致相分离(NIPS)法制备得到醋酸纤维素中空纤维纳滤膜,讨论了进料液温度、含量和运行压力对膜分离性能的影响,并考察了膜对不同相对分子质量染料(甲基橙、甲基蓝、结晶紫和维多利亚蓝)的脱除效果。结果表明,膜在操作条件为0.4 MPa、水温20℃下,对2价盐的截留率明显高于1价盐,对染料的脱除率均高达93%以上,为醋酸纤维素膜应用于染料废水的处理提供了一定的理论基础。

真空膜蒸馏法处理高浓度Na_2SO_4和CaCl_2废水

利用平均膜孔径0.1μm的聚四氟乙烯(PTFE)平板膜,采用真空膜蒸馏法(VMD)对高浓度Na2SO4和CaCl2废水进行处理,讨论了渗透压强、进料温度、盐浓度等操作条件对膜蒸馏的出水通量以及截留率的影响.实验结果表明,随着进水温度的升高,冷侧压强的减小,通量随其增大;进料温度对膜蒸馏渗透通量的影响较为明显,进料温度从323.15K升高至343.15K,渗透通量可增大4.5倍左右;进料溶液盐浓度对渗透通量的影响较小.同时,真空膜蒸馏的截留率较高,均达到99.99%以上.

低临界共溶温度PSf-DMAc-PEG体系微孔膜及其性能表征

讨论了聚砜(PSf)-N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)-聚乙二醇(PEG200、PEG400和PEG600)低临界共溶温度(LCST)体系;通过理论和实验验证了其LCST体系的存在,利用LCST的热致相分离(LCST-TIPS或Reverse thermally induced phase separation,简称RTIPS)法制备了PSf微孔膜,讨论了凝胶浴温度、制膜方法、铸膜液组成对PSf微孔膜的结构及性能影响.通过RTIPS机理所成膜综合力学性能优于非溶剂致相分离(NIPS)法所制备的膜,当PEG400:DMAc质量比为1.1:1,成膜水浴温度60℃时,膜渗透性能和机械性能较好,其膜通量670 L/(m^2·h·bar)(1 bar=0.1 MPa),平均孔径0.060μm,断裂强度5.62MPa.

水热合成法制备锂离子筛工艺参数的研究

采用水热合成法,以自制的碱式氧化锰和氢氧化锂为原料制备LiMnO2,经高温焙烧后制备富锂锂锰氧化物Li1.6Mn1.6O4,再经酸洗得到了锂离子筛。讨论了锂离子筛制备过程中涉及到的水热合成LiMnO2的锂锰比、反应温度、反应时间、焙烧温度和升温速率等工艺参数,研究了其对锂离子筛吸附锂性能的影响,筛选了适宜的合成条件。结果表明,当锂锰比为3.0、反应温度100℃、反应时间24h、焙烧温度400℃和升温速率10℃/min时得到的Li1.6Mn1.6O4,其酸洗产物-锂离子筛在锂离子浓度10mg/L的LiCl水溶液中前3h吸附速率很快,锂吸附量达到27mg/g,经过24h后达到吸附平衡,吸附量为34mg/g左右。

催化与PV双功能中空纤维复合膜制备及其应用过程

以聚丙烯腈(PAN)中空纤维膜为支撑底膜,聚乙烯醇(PVA)为渗透汽化(PV)层,全氟磺酸树脂(PFSA)-聚乙烯醇(PVA)-纳米材料(SiO2、Al2O3和TiO2)为催化层,制备了具有催化和PV双功能的PFSA-PVA-SiO2(Al2O3和TiO2)/PVA/PAN中空纤维复合膜.以乙酸-乙醇酯化反应塔顶粗酯考察其分离性能,以乙酸-乙醇酯化反应考察其催化性能,同时还考察了分离膜作为规整填料的精馏性能.实验结果表明:催化层和PV层能紧密粘结在底膜上,具有良好的PV性能,其渗透通量约170 g/(m2.h),对乙醇的选择性高于27,且无乙酸乙酯透过,以及具有良好的催化性能;当复合膜用作规整精馏填料时,与传统精馏填料相比,能显著降低HTU(小于10 cm);与文献中的中空纤维膜规整填料相比,气液在膜的管层、壳层分开与否对HTU影响不大.

PTFE-PDMS/PET复合膜制备及其渗透汽化性能

以聚四氟乙烯(PTFE)微粉填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)硅橡胶膜为活性皮层和PET无纺布为底膜,制备了PTFE-PDMS/PET渗透汽化复合膜并用于分离乙醇水溶液,分析了复合膜结构、疏水性、力学性能及溶胀性能.研究表明,随着PDMS复合膜中PTFE含量(质量分数,下同)增加,复合膜结晶度及水接触角增加;断裂伸长率和拉伸强度均呈现先增加后减小的趋势;膜溶胀度呈线性减少.复合膜渗透汽化选择性α和乙醇渗透系数J_E随PTFE含量的增加先增加后减少,而水渗透系数J_W呈逐渐减小的趋势,当PTFE填充量为10%时,乙醇渗透系数J_E最大.

共烧结法制备梯度致密化Al2O3中空纤维膜

用实验室自制的Al2O3中空纤维膜为基膜,以Al2O3粉末分散液和Al粉分散液为原料,用真空抽滤法与浸渍法制备过渡层,再浸涂勃母石溶胶,烧结形成梯度致密化Al2O3中空纤维膜.讨论了梯度致密化Al2O3中空纤维膜的形貌、泡点压力、膜孔径与渗透性能等因素.结果表明,造成膜性能差异的主要原因有:(1)Al2O3粉末与Al粉的熔点差异;(2)真空抽滤形成的滤饼与浸涂形成的吸附层之间的厚度差.同时,所制得的梯度致密化Al2O3中空纤维膜纯水通量为17～2 990L/(m2.h.0.1MPa),平均孔径为0.04～0.52μm.

茶碱-铜(Ⅱ)离子配位分子印迹膜的制备及表征

以茶碱为模板分子,铜离子为配体、4-乙烯吡啶(4-VP)为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,在聚偏氟乙烯(PVDF)基膜上采用表面涂覆热聚合的方法制备了金属配位分子印迹膜,通过平衡结合实验研究了印迹膜对茶碱的结合性能和结合选择性。结果表明,铜离子的配位作用能提高印迹膜的结合性,在茶碱浓度为0.2 mmol/L时结合量从1.61μmol/g提高到了2.69μmol/g。在铜离子配位的作用下印迹膜对茶碱的结合能力高于同样化学组成的非印迹膜。相比于可可碱印迹膜对茶碱有较好的选择性,在浓度为0.05 mmol/L时选择性达到了2.39。

中空纤维PVA/PAN复合膜填料的乙醇水溶液精馏性能

以乙醇/水溶液为分离对象,中空纤维PVA/PAN复合膜作为精馏填料,考察了不同膜组件的传质分离效率。实验结果表明:各种组件的分离效率均随塔釜加热功率的增加而减小;和大多数中空纤维膜接触器一样,其总传质系数Ky随中空纤维膜组件填充密度φ的增加而减少;相比于传统精馏填料而言,用中空纤维膜做精馏填料分离乙醇水溶液的分离效果更好,可以在常规填料不能操作的液泛线以上进行操作。当塔釜加热功率为120 W,45根中空纤维膜封装在内径为1.6 cm玻璃管中的传质单元高度(HTU)为5.64 cm。

S-布洛芬分子印迹膜的制备与手性拆分性能

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为支撑体,制备了S-布洛芬分子印迹膜,并对膜的选择结合性及手性拆分性能进行了研究。研究结果表明,S-布洛芬分子印迹复合膜对S-布洛芬具有较好的选择结合性,在膜上的结合量达到22.8μmol/g。膜的错流过滤实验表明,S-布洛芬透过膜的速率大于R-布洛芬,分离因子为1.17,这将有利于外消旋布洛芬的分离。扫描电镜(SME)也同样表明,在膜的表面涂上了一薄层印记膜。

α-Al_2O_3中空纤维复合膜的制备及其对甲醇水溶液的分离

采用聚酰胺酸(PA)-N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)或PA-SiO2颗粒-DMAC涂膜液涂敷,通过300℃亚胺化或800℃碳化处理,对α-Al2O3中空纤维膜进行改性。在改性α-Al2O3中空纤维膜上浸涂聚乙烯醇(PVA)溶液并用戊二醛(GA)交联剂进行交联,制备α-Al2O3中空纤维渗透汽化复合膜,并对甲醇水溶液进行渗透汽化膜分离,考察了温度、料液浓度、涂膜液组成对复合膜分离性能的影响。实验结果表明,涂敷PA-DMAC涂膜液并经亚胺化的改性方式最佳,在此基础上浸涂12%(w)PVA溶液和6%(w)GA交联剂制备的复合膜分离性能较好;在温度40℃、压差100 kPa的条件下,对96%(w)甲醇水溶液的分离因子为25.0,渗透通量为15.0 g/(m2·h)。

NA-40成核剂对热致相分离法制备聚偏氟乙烯微孔膜结构和性能的影响

以磷酸三丁酯(TBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)为混合稀释剂,2,2-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酸钠(NA-40)为成核剂,采用热致相分离(TIPS)法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜,并考察了NA-40含量对PVDF膜结构、泡点压力、最大及平均膜孔径与渗透性能的影响。研究表明,NA-40的加入可抑制成膜过程中大球晶的生长,且随着NA-40含量的增加,膜的最大孔径,平均孔径及纯水通量先减小后增加。当NA-40的质量分数为0.5%时,PVDF膜结构均匀,纯水通量达到1220 L/(m2·h),并具有良好的截留性能。

聚偏氟乙烯-溶剂-非溶剂-添加剂体系膜制备及其性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,测定了不同温度下PVDF/DMAc、PVDF/DMF和PVDF/NMP溶液的混合参数,得出非溶剂沉淀能力大小为:甘油>DEG>PEG200>PEG400,并与Hansen溶解度的理论计算值进行了比较。此外,讨论了不同PEG400在混合溶剂中的比例以及不同添加剂对膜性能的影响;PEG400的加入,使膜的纯水通量、机械性能均有所提高,截留率保持不变;VAH、Tween80、PEG20000和成核剂使膜的纯水通量提高到100 L/(m2.h)以上,LiCl的加入对通量影响不大。

聚(偏二氯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯)对改性PVC超滤膜性能的影响

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,讨论了聚(偏二氯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯()VAH)对聚氯乙烯(PVC)超滤膜性能的影响。当铸膜液中VAH含量为3%时,可得到渗透性能和截留率较好的超滤膜,其纯水通量达119×10-5L/m2.h.Pa,截留率为84%。同时考察了芯液中溶剂含量对VAH含量为3%时的超滤膜性能的影响,当芯液中DMAc含量小于75%时,通量逐渐减小;当DMAc含量为95%时,通量急剧增大为162×10-5L/m2.h.Pa。

PFSA-PES-纳米颗粒复合纳米纤维的制备及催化性能

利用静电纺丝法制备了全氟磺酸(PFSA)-聚醚砜(PES)-纳米颗粒(SiO2、TiO2和Al2O3)复合纳米纤维,比较了SiO2、TiO2和Al2O3等不同纳米颗粒对磺酸基团在纤维表面分布的影响,并利用乙酸乙酯合成反应考察了纤维结构对表面磺酸基团活性的关系。结果表明:静电纺复合纳米纤维的比表面积可达85.6m2.g-1,纳米颗粒均匀分布在纤维表面,表面酸性中心占PFSA酸性基团总量最高达71.2%。酯化反应实验表明,复合纳米纤维具有很好的催化性能,纳米颗粒的存在可以提高酸中心的活性;同时,所得复合纳米纤维膜表现出很好的回收与可再生性能,有望作为一种对环境友好的固体酸催化剂。