MOF-5/聚偏氟乙烯混合基质膜的制备及抗有机污染性能

针对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜亲水性差、易污染的问题,利用金属有机骨架材料MOF-5作为添加剂,采用非溶剂诱导相分离法(NIPS)制备出MOF-5/PVDF混合基质膜并研究其抗有机污染性能。纯水通量和牛血清蛋白(BSA)截留实验表明,与基膜相比,MOF-5/PVDF混合基质膜在渗透性和选择性方面都有较大提升。对比考察了改性膜和基膜的表面粗糙度、BSA静态吸附、再生性能以及不可逆有机污染率,结果表明,由于MOF-5的添加,显著降低了混合基质膜的表面粗糙度,增强了膜的抗有机污染性能。同时,分析MOF-5添加量对渗透性能和抗有机污染性能的影响,结果显示当其相对于PVDF质量分数为5%时,混合基质膜具有较好的综合性能。与基膜相比,其拉伸强度提高了48.39%,总孔隙率增加了33.3%,纯水通量增加了86.4%,水通量恢复率(FRR)提高到79.43%,不可逆污垢比(Rir)降低到20.57%。

PA/ZIF-8/PVDF复合纳滤膜的制备及其性能

采用反向扩散法在聚偏氟乙烯(PVDF)基膜表面原位生长一层均匀、致密的金属有机骨架材料ZIF-8纳米晶体层,并进一步优化界面聚合反应,制备高性能聚酰胺(PA)/ZIF-8/PVDF复合纳滤膜。采用SEM、XRD、FTIR、AFM、XPS、水接触角测定仪以及固体表面Zeta电位仪对ZIF-8/PVDF复合膜及PA/ZIF-8/PVDF复合纳滤膜的组成、结构和形貌进行了表征,考察了ZIF-8亚层的生长对界面聚合反应、复合纳滤膜结构及性能的影响。结果表明,ZIF-8晶体亚层在PVDF膜表面的均匀连续生长改善了PA分离层与PVDF基膜的界面相容性,提高复合纳滤膜PA分离层的交联度。在0.6 MPa下,复合纳滤膜纯水通量可达24.05 L/(m^(2)·h),对MgSO_(4)、Na_(2)SO_(4)、NaCl和MgCl_(2) 4种盐的截留率分别达到97.34%、93.57%、89.31%和85.16%,具有优异的抗污染性能。

基于反向扩散法的纳米ZIF-8改性PVDF膜及其在纳滤膜制备中的应用

通过合成方案优化,在无需外加碱性添加剂和低化学计量比的条件下,采用反向扩散法实现聚偏氟乙烯(PVDF)基膜表面形貌规则、粒径均一的纳米ZIF-8晶体层的原位生长,制备了无缺陷纳米ZIF-8改性PVDF复合膜。利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、原子力显微镜对ZIF-8改性PVDF膜的组成、结构和形貌进行了表征和分析,考察了不同合成条件对ZIF-8晶体结构及形态的影响。采用界面聚合反应,制备了基于纳米ZIF-8改性的PVDF聚酰胺复合纳滤膜。结果表明,当PVDF膜正面为2-甲基咪唑甲醇溶液,PVDF膜背面为硝酸锌水溶液时,可以实现纳米ZIF-8晶体层在PVDF基膜表面的均匀、连续、致密生长,改性膜的粗糙度降低,同时,纳米ZIF-8晶体层的生长改善了聚酰胺与PVDF基膜的界面相容性,显著提高了复合纳滤膜的脱盐性能,ZIF-8改性的PVDF聚酰胺复合纳滤膜在0.6 MPa下对MgSO_(4),Na_(2)SO_(4),NaCl和MgCl_(2)截留率分别达到89.84%,86.11%,83.07%和80.01%。