低膨胀系数聚酰亚胺膜材料结构与性能关系

聚酰亚胺(PI)膜材料热膨胀系数(CTE)的可控调节在半导体制造、芯片封装以及柔性显示等领域具有十分重要的意义.本研究从CTE原理出发,总结了在分子水平和凝聚态水平对PI膜CTE的调节方法.着重考察了分子主链结构、序列结构、取代基结构、共聚、分子内/间相互作用、交联等分子链结构改变以及引入无机纳米颗粒、共混、取向、控制PI薄膜相转化过程、调控PI薄膜的制备等凝聚态结构对PI膜CTE的影响以及研究进展进行总结.并对低CTE的PI膜材料的调控的未来发展趋势进行展望.

膜法水蒸气分离技术综述

概述了水蒸气分离膜技术的最新研究进展,介绍了水蒸气分离膜材料的分类,对不同膜材料的特点及研究进展展开了叙述,系统阐述了不同结构形态的水蒸气分离膜在气体除湿加湿中的三种类别及工作原理,并对目前水蒸气分离膜在国内外气体除湿加湿领域的应用及研究现状进行了论述。展望了膜分离技术未来在气体除湿加湿领域的研究及发展方向。

PVDF基超滤膜的制备及其切削液废水分离性能

切削液废水含有大量乳化油,如未经处理直接排放,会造成环境污染、水生态系统破坏等。为了实现水包油乳化废水的高效分离、降低膜污染,以成膜性好、力学性能稳定、耐化学性能佳的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为基膜,将胱胺的氨基引入到膜表面,再与甲基丙烯酸的羧基发生酰胺化反应,然后通过自由基聚合反应形成环状聚合物功能层,从而得到亲水性好、通量大且油水分离率高的PVDF基复合膜。通过红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、水接触角等测试对改性前后的膜样品的物化性能进行表征;采用自制错流过滤装置测试正己烷油水混合乳液、切削液废水的分离效果。研究结果表明,原膜(M0)的水接触角(WCA)为91.95°,改性后的膜M1,M2和M3的WCA分别降低至65.78°,51.08°,71.70°,说明改性膜的亲水性提高。M0与M1,M2和M3在正己烷油水乳液分离中各自的渗透通量分别为37.34,58.40,81.57,44.55 L·m^(-2)·h^(-1);对切削液废水分离的渗透通量分别是7.41,11.96,24.36,10.80 L·m^(-2)·h^(-1)。原膜和改性膜在分离高浓度的切削液废水时,渗透通量都有所下降,但改性膜的渗透通量明显高于原膜水渗透通量,其中M2改性膜的分离通量最佳,说明改性膜的亲水性和抗污染性最佳,有望用于工业含油废水处理。

CMC/PPy/PVDF复合膜的制备及其染料/盐分离性能

在印染废水处理中,如何高效地分离染料/盐废水是一个亟待解决的问题.为实现高效染料/盐选择性分离及提高膜的通量,以聚偏氟乙烯(PVDF)为基膜,在单宁酸辅助下羧甲基纤维素(CMC)凝胶通过层层交联的方式构建稳定的凝胶层以减少膜污染、提高膜通量,然后在其表面聚合聚吡咯以制备复合膜,进一步提高截留率.重点研究了膜的微观结构、亲水性、荷电性以及染料/盐分离特性及运行稳定性.结果表明,该膜对5种典型染料均具有较高的截留率(>99%)且对纯水保持较高的通量[91.7 L/(m^(2)·h)],膜还具有良好的染料/盐分离性能(染料截留率>99%,盐截留率<6%).

铸膜液中水的含量对聚醚砜微滤膜结构和性能的影响

通过蒸汽诱导相分离(VIPS)耦合非溶剂诱导相分离(NIPS)制备窄孔径分布聚醚砜(PES)微滤膜。本研究以PES为成膜材料,聚乙二醇为致孔剂,以水作为添加剂制备微滤膜,探究了铸膜液中水的质量分数对VIPS阶段蒸汽暴露时间及微滤膜结构与性能的影响.结果表明,铸膜液中水的质量分数从0%增加到3%,相似孔结构的形成所需的蒸汽暴露时间从90 s降低到30 s.膜的表面由致密皮层转变为大孔结构,孔径从0.087μm增加到0.193μm,孔径分布显著变窄,水接触角从83.6°增加到113.2°,拉伸强度从1.86 MPa增加到3.85 MPa,断裂伸长率从7%增加到16%,膜的力学性能显著增强,同时膜的纯水渗透率从5840 L/(m^(2)·h·MPa)增加到42300 L/(m^(2)·h·MPa).这表明,少量水的添加显著缩短了VIPS蒸汽暴露时间,同时改善了微滤膜的结构和性能.

具有坚固孔隙结构的超疏水纳米纤维膜设计用于膜蒸馏

膜蒸馏技术在海水淡化及高盐废水处理中展现出极大的优势与潜力,静电纺丝纳米纤维膜因其较高的水通量和较低的传质阻力引起了研究者们广泛的关注.但其疏松多孔的孔隙结构易受到水流剪切力的作用导致膜孔变形,引起膜孔润湿.本研究从膜的结构出发,对热压后的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)和TiO2纳米颗粒(TiNPs)混合溶液浸渍涂覆,制备出了具有坚固孔隙结构的超疏水纳米纤维膜.该膜接触角高达160.3°,具有良好的膜蒸馏性能,在测试中表现出了39.3 kg/(m^(2)·h)的高水通量和长达102 h的耐久性,且截留率大于99.99%,为今后膜蒸馏膜的设计提供了一定的指导意义.

高通量自聚微孔聚酰亚胺富氧膜的制备

开发高通量富氧膜对空气富氧和原位制氮具有重要意义.本工作以2,4,6-三甲基间苯二胺、4,4′-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐和均苯四甲酸酐为单体,采用高温一步法制备了一种三元聚酰亚胺6FPDM.使用核磁、FTIR、TGA探究了该聚酰亚胺的化学结构和热性能.使用非溶剂诱导相分离法,通过控制铸膜液成分、添加剂、凝固浴温度、相转化时间、刮刀厚度和PMDS涂层等对膜材料的相结构、分离性能进行调控.结果表明,通过控制铸膜液成分和相转化条件(质量分数为15%无水乙醇、质量分数为1%LiNO_(3)、45℃的凝固浴和100μm的刮刀厚度)所制的相转化膜,在经过涂覆后,其氧气的通量达到了96.9 GPU,氧/氮选择性达到了4.3,在膜法富氧方面显示出了非常优异的应用前景.

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/(m^(2)·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。

用于抗体纯化工艺中除病毒膜的应用研究进展

抗体类药物被作为治疗制剂、血液制品和免疫调节剂等,正成为生物医药领域的研究前沿。在抗体下游纯化工艺中常使用除病毒膜去除病毒颗粒,它保障了抗体类药物的卫生安全和患者的生命健康。本文综述了目前病毒过滤的分离机理以及除病毒膜的新型材料研究,对市售的除病毒过滤器性能参数简述概括,对膜技术应用于病毒过滤的挑战和困难进行了总结和展望。

自聚微孔聚合物气体分离膜材料研究进展

膜分离在现代化工、医疗、环境、能源等领域中都有非常重要的应用.聚合物膜材料是气体膜分离最核心的部分.自聚微孔聚合物是近年来出现的一种新型聚合物,由致孔基元以一定的桥接方式线性连接构成.由于不规则的致孔基元在聚集态时不能有效堆叠而使得聚合物内部含有大量固有微孔(孔径<2 nm).同时,该聚合物兼具优良的热稳定性,机械强度和溶解性等特点,结合了有机膜材料优良的加工性和无机分子筛膜材料的高透过率,高选择性等优点,在选择性筛分气体以及液体分子领域有非常广泛的应用前景.本文综述了自聚微孔聚合物膜材料的分类、合成以及其气体分离性能,并对该聚合物研究方向做了一定的展望.

聚苯硫醚分离膜材料研究进展

针对分离膜用PPS树脂合成及改性、PPS分离膜制备方法和PPS分离膜改性及应用等方面进行了阐述,分析了目前PPS分离膜的研究进展,指出了现存的问题,展望了PPS分离膜的发展前景和未来发展方向.

多孔二维纳米材料气体分离膜研究进展

多孔二维纳米材料具有纳米层间通道及独特的纳米孔结构,展现出优异的渗透性和分离性,为构建气体快速传递和高效选择性分离膜开辟了新的途径。对多孔二维纳米材料构建气体分离膜的制备方法、传质机制及应用现况这3个方面进行介绍。简要讨论了多孔二维纳米材料构建气体分离膜所面临的挑战和未来的发展方向。

单胺接枝耐溶剂聚酰亚胺分离膜的制备及染料截留性能

文中从分子结构设计角度出发,以聚酰亚胺(PI)为基质膜材料,引入单胺交联剂三羟甲基氨基甲烷(Tris),在制膜的中间环节对聚酰亚胺进行分子链修饰,采用相转化法制备接枝耐溶剂聚酰亚胺分离膜,对膜的分子结构、微观结构、分离性能和耐溶剂性能等进行考察。结果表明,当铸膜液中PI质量分数为20%时,膜分离效果最佳,对甲基蓝(MYB)的截留率可达97.81%,渗透通量达181L/(m^(2)·h),接枝后的膜具有优异的耐溶剂性。在0.3 MPa下对0.1g/L MYB水溶液进行30h的连续运行,膜对MYB的截留率保持在97%以上,渗透通量在180L/(m^(2)·h)左右,表现出良好的使用稳定性。

层层自组装法改性再生废旧反渗透膜

针对废弃反渗透膜(RO)引起的环境污染问题,提出用氧化剂清洗去除废弃RO膜表面的污染物及聚酰胺层,再用层层自组装(LbL)技术把氧化清洗后的废弃膜转化再生为纳滤(NF)膜.研究了层层自组装过程的制备参数对NF膜分离性能的影响.结果表明,以再生超滤(UF)膜为基膜,当聚电解质溶液中NaCl的质量浓度为0.25 g/L,阳/阴离子聚电解质的质量浓度均为0.5 g/L,沉积时间为20/10 min时,4.0层的LbL NF膜性能最佳,纯水渗透率可达55 L/(m^(2)·h·MPa),对二价无机盐Na_(2)SO_(4)和MgSO_(4)的截留率分别为98.5%和98.1%,并且还具有良好的工作稳定性.

膜分离技术高效脱硫脱碳研究进展

化石能源燃烧所释放出大量污染物对环境造成了日益严重的破坏,人们对于一种高效烟气处理技术的需求与日俱增.膜分离技术具有其独到优势,在各种烟气处理技术中极为突出.本文以膜材料和吸收剂为主线,重点介绍了膜吸收技术脱硫脱碳方面的应用情况,总结了吸附性膜接触器在促进SO2吸收方面的研究情况;汇总了气体分离膜在膜法脱硫脱碳方面的研究进展,重点阐述混合基质膜,通过提升无机粒子与高分子间界面相容性,构建气体传输通道,在促进气体传递方面的研究.

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/(m2·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.

高性能聚酰亚胺氧气/氮气分离膜的设计与制备

以9,9-双(4-氨苯基)芴(FDA)、4,4′-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐(6FDA)和均苯四甲酸酐(PMDA)为单体采用高温一步法制备了一种三元聚酰亚胺6FDA/PMDA-FDA.通过核磁和红外光谱验证了产物的结构.该聚酰亚胺具有良好的溶解性和热稳定性.通过使用非溶剂诱导相分离(NIPS)法控制相转化时间来调控不对称膜的活性层厚度,然后再在该膜表面涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂层来制备复合膜.通过扫描电镜确定了活性层厚度,用EDS测试了PDMS涂层的厚度和分布.分别测试了聚酰亚胺基膜、各向异性膜和复合膜的氧气/氮气分离性能,结果表明,在30 s相转化时间得到的M3拥有最佳的气体渗透性,其氧气的通量达到了25 GPU,氧气/氮气选择性达到5.4,其复合膜的氧气通量达到17.8 GPU,氧气/氮气选择性达到7.0,在膜法富氧方面显示出应用前景.

具有褶皱结构抗污染分离膜的制备与性能探索

膜与外界相互作用首先是通过膜表面进行的,表面具有特殊结构的分离膜备受关注。以聚乙烯乙烯醇共聚物(EVAL)为膜材料,通过溶胶-凝胶法将正硅酸四乙酯(TEOS)引入到膜表面,制备出了具有表面褶皱结构的EVAL改性膜,对膜的分子结构、微观结构、抗污染性能、分离性能、机械性能等进行了分析和讨论.结果表明,改性膜的通量是原膜的6倍,达到384.3 L/(m^(2)·h),改性后,膜对BSA的截留率由75%增大到99.3%;改性膜具有良好的抗污染性能;与原膜相比,改性膜的弹性模量由7.47 MPa增加到8.57 MPa,伸长率由16.6%增加到36.6%,表现出良好的机械性能.通过所述策略得到了兼具较高分离性能、抗污染性能与机械性能的改性膜,相关研究对膜表面改性具有一定借鉴价值.

二维材料有机溶剂纳滤膜研究进展

具有纳米厚度的二维材料是开发高性能分离膜的新兴材料。二维材料膜具有独特的纳米孔或纳米通道,在有机溶剂纳滤(OSN)领域引起了人们的广泛关注。综述了在二维材料OSN膜(纳米片膜和层状膜)方面取得的最新研究进展,重点研究了二维材料膜的结构特征、分离性能及在OSN领域的应用,最后对二维材料OSN膜研究的发展方向提出了展望。

中空纤维纳滤膜制备与应用研究进展

中空纤维纳滤膜虽具有比表面积大、填充密度高以及可通过反洗减轻膜污染等优势,但是在工业领域应用程度却不及平板纳滤膜。其原因是中空纤维具有高弧度的表面特性,纳滤分离层易出现成膜不均、与基膜结合不强等问题,致使中空纤维纳滤膜规模化制造工艺难度提升。本文从制备与改性、工艺优化和应用三个方面综述了近年来国内外中空纤维纳滤膜的研究进展,通过分析不同制膜方法的特性,探讨制膜过程的技术难点与相应研究进展,为推进中空纤维纳滤膜相关研究提供参考。