酚酞基聚醚醚酮/聚乙烯亚胺复合超滤膜的制备与性能研究

目的 制备纯水通量较高的复合超滤膜,实现染料废水的高效快速分离。方法 采用相分离转化法,以丙酮为非溶剂,酚酞基聚醚醚酮和聚乙烯亚胺为研究对象,在室温条件下,开发出一种性能较好的酚酞基聚醚醚酮/聚乙烯亚胺复合超滤膜;分析酚酞基聚醚醚酮(PEEK-WC)质量分数、聚乙烯亚胺(PEI)添加量、改性反应时间等工艺因素对复合超滤膜性能的影响。结果 随着反应沉积时间的增加,复合超滤膜的水通量呈上升趋势;随着聚乙烯亚胺质量分数增加,复合超滤膜的水通量不断增加;复合超滤膜的最优制备条件为PEI与PEEK-WC的质量比为20%,PEEK-WC与NMP的质量比为15%,反应时间为12 h。结论 酚酞基聚醚醚酮/聚乙烯亚胺复合超滤膜具有良好的截留效果和抗细菌污染性。

两种不同造孔剂对粉煤灰-黄土基支撑体性能的影响

以粉煤灰、黄土为混合骨料,甲基纤维素作粘结剂,采用挤压成型法和固态粒子烧结法制备陶瓷膜支撑体,探究淀粉和聚甲基丙烯酸甲酯两种造孔剂对支撑体的孔隙形成、抗折强度、酸碱腐蚀率、物相组成、显微结构及纯水通量等性能的影响。结果表明,聚甲基丙烯酸甲酯添加量为15%时,各项参数基本优于淀粉添加量为10%时支撑体的各项表征,并且其成品内部孔隙均一,分布较为均匀,孔径均在6μm左右,酸碱质量损失率分别为0.24%/0.19%,孔隙率为35%,抗折强度为30 MPa,支撑体纯水通量为9523.28 L/(m^(2)·h·MPa)。

两种支撑材料对PVDF膜微观结构和性能的影响

选用2种无纺布(W_(1)、W_(2))作为膜支撑材料,通过非溶剂致相分离(Nips)法制备聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜,利用扫描电子显微镜、接触角测试仪对无纺布和膜的形貌和亲水性进行分析,分析支撑材料的表面形貌和亲水性对PVDF膜微观结构、抗污染、水通量和剥离强度的影响。结果表明,W_(2)的纤维直径较大,呈三维排列的网络几何结构,纤维间的结合更紧密。与W_(1)相比,W_(2)接触角增大至96°,虽然支撑材料的亲水性降低,但是,以W_(2)为支撑材料制备的PVDF膜综合性能最佳,纯水通量为910 L/(m^(2)·h),通量恢复率为98.4%,无纺布与膜的剥离强度为244 N/m。在相同刮膜条件下,以W_(1)为支撑材料制备的膜纯水通量为230 L/(m^(2)·h),通量恢复率为80.6%,剥离强度为160 N/m。因此,将密度小、质量大的无纺布(W_(2))作为支撑材料,能提高PVDF平板膜的综合性能。

19通道多孔陶瓷膜渗透过程的CFD模拟

Based on Darcy’s law, a CFD model of permeate process in 19-channel ceramic membrane was established.The pure water flux (PWF) of ceramic membranes was predicted by the CFD model with the finite volume method.By using this method, the simulated PWF of 19-channel ceramic membrane was in good agreement with experimental results.The contributions of each channel to the total PWF of 19-channel ceramic membranes depended on the mean pore size of membrane as well as on the distance of the channel from the membrane outer surface.CFD modeling is an essential tool in designing the configuration of ceramic membrane.

陶瓷膜通道相互作用的实验分析及CFD优化

提出陶瓷膜过滤时,通道之间存在3种效应关系(壁厚效应、干扰效应、遮挡效应),并用实验进行了验证。对于多通道陶瓷膜构型的设计,要考虑3种效应。膜孔径小于200nm的陶瓷膜,可以增大其通道的排布密度,通过提高装填密度可以提高单位体积的处理量;膜孔径大于500nm的陶瓷膜,中间的通道对通量几乎没有贡献,提高装填密度意义不大。固定膜元件的外径,选取通道直径ac和壁厚aw,并设定两参数的比值为α,采用计算流体力学(CFD)软件进行模拟计算,获得了通量与处理量随孔径与α值的变化关系。

聚多巴胺涂覆改性聚丙烯腈纳米纤维膜及其油水分离性能

以聚多巴胺(PDA)为涂层剂,静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜为基体,制备了PDA/PAN纳米纤维复合材料,测试多巴胺涂层处理对复合材料的表面形貌、力学性能、孔径分布、纯水通量与乳化油截留率等相关性能的影响。研究结果表明:涂层后的静电纺纳米纤维断裂强度明显增加;膜纯水通量明显增大,在涂层液质量浓度为1 mg/mL时静电纺纳米纤维膜纯水通量最高达到14 656L/(m^2·h),较未改性纳米纤维膜增加63%;在涂层液质量浓度为1.5mg/mL时纤维膜获得了最小孔径,其乳化油截留率也达到最佳值(96.1%),同时可以保证高水通量和高乳化油截留率。

聚乙二醇对聚醚砜超滤膜微结构和性能的影响

通过改变铸膜液中添加剂PEG的含量,测试了当铸膜液中PES的质量分数为0.21,凝固浴(DM SO/H2O体系)中DMSO的质量分数为0.10时,所成膜的水通量和尿素、肌酐去除率。研究了PES/DMSO体系中小分子添加剂PEG作用的规律。

静电纺PVDF/PAN共混纳米纤维膜对含油污水的过滤性能

制备不同共混比的静电纺聚偏氟乙烯/聚丙烯腈(PVDF/PAN)纳米纤维膜.应用扫描电子显微镜分析膜的表面形态,并测试共混纤维膜的亲水性、孔径及对自制乳化油污水的过滤效率.试验结果表明:随着PAN共混比例的增加,共混膜的纤维直径减小;共混膜的水接触角随PAN共混比例的增加呈明显下降趋势,下降幅度为30°,亲水性改善效果明显;共混膜的平均孔径为0.784~2.070μm;测得共混膜的纯水通量为4 019~5 340L/(m^2·h),约是PVDF商品超滤膜的30倍;共混膜对乳化油的截留率最高达到95.31%,稍小于PVDF商品超滤膜的97%.

纤维素微纳晶体制备复合超滤膜材料的研究

为改善普通聚砜超滤膜水通量低、亲水性差、不耐污染的缺点,该文以纤维素浆粕为原料,通过超声波辅助酸催化水解的方式制得纤维素微纳晶体,并对其性能进行表征;将所得产品和聚砜共混,采用浸没沉淀相转化工艺制备超滤膜材料,测定超滤膜的水通量、截留率、平均孔径、孔隙率、抗张强度等性能。结果表明:随着纤维素微纳晶体用量的增加,超滤膜的水通量逐渐增大;当纤维素添加量与聚砜质量分数达30%时,超滤膜水通量可达234.2L/(m2.h),牛血清蛋白溶液截留率为93.4%。纤维素微纳晶体的加入提高了膜的水通量,明显改善了聚砜超滤膜的性能。此外,通过红外及原子力显微镜对复合超滤膜进行了表征。

添加剂对聚砜膜结构和性能的影响

通过浸没沉淀相转化法制备聚砜超滤膜,分别以高分子聚乙烯基吡咯烷酮(PVP-K30,PVP-K90)、聚乙二醇(PEG-6000,PEG-20000)和小分子氯化锌(ZnCl2)、丙酸(AS)6种物质作为制备聚砜超滤膜的添加剂,含量均为10%。并对聚砜超滤膜的断面结构、纯水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率、孔隙率及平衡水含量等5项性能进行了测试及表征。由断面结构可以看出,PVP-K90作为添加剂时,制得膜的断面完全为海绵状结构,其它添加剂制得膜断面中均有指状孔结构;PVP-K30作为添加剂时制得膜的纯水通量最大;丙酸作为添加剂制得膜的BSA截留率最高;聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚乙二醇(PEG)制得膜的平衡水含量及总孔隙率均较高,但闭孔也较多。

添加剂对聚砜超滤膜性能的影响

以聚砜(PSF)为膜材料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为大分子添加剂,十六醇、不同种类Tween为低分子添加剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用相转化法制备平板膜,研究了不同种类添加剂对膜结构与性能的影响.膜的纯水通量随PVP质量分数的增加先升高后降低,当PVP质量分数为50%时达到最大值;而牛血清蛋白(BSA)截留率随PVP质量分数的增加呈单调增加.添加相同质量分数、不同种类的Tween后,膜的水通量降低,而BSA截留率变化不大.其中,添加Tween 80的膜水通量最高,可达94.6L/(m2·h),添加Tween 40的膜对BSA的截留率最大,可达78%.此外,十六醇的加入使膜皮层明显变厚,孔结构不规则且水通量明显下降.

复合烧结助剂中TiO_2对α-Al_2O_3陶瓷支撑体的性能影响

以α-Al_2O_3为骨料,采用挤压形制备单管式α-Al_2O_3陶瓷支撑体。主要研究烧结助剂TiO_2及其添加量对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体性能的影响。分析了α-Al_2O_3陶瓷支撑体中TiO_2对支撑体烧结温度、晶相组成和微观形貌等的影响。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对成品进行表征。研究表明:TiO_2作为一种主要烧结助剂,明显促进支撑体烧结和致密性。当TiO_2的添加量为3.0%时,制备出的氧化铝支撑体样品的抗折强度为70.75 MPa,孔隙率为31.58%,纯水通量达到5 489.64 L/m2·h·MPa,酸/碱腐蚀重量损失率为1.88/1.60%。

紫外辐射接枝制备荷负电聚砜中空纤维膜

以聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基体,通过紫外辐射的方法接枝2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS),制得荷负电聚砜中空纤维膜,并研究辐照时间、单体浓度对膜纯水通量的影响;利用红外光谱和扫描电子显微镜分析膜接枝前后组成和形貌的变化.结果表明:辐射接枝后的中空纤维膜表面引入了磺酸基荷负电基团,膜表面的水接触角显著减小:在辐照时间2 min、单体质量分数0.5%、阻聚剂质量分数0.5%、交联剂质量分数0.15%的条件下,膜的纯水通量达最大值92.46 L(/m2.h),比原膜提高了82.04%;对硫酸钠溶液截留实验表明,荷负电膜对硫酸钠截留率有所提高,由此可以证明荷负电膜的荷电效应.

聚偏氟乙烯/纳米纤维素复合超滤膜的研究

以聚偏氟乙烯为原材料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)为添加剂,并向聚偏氟乙烯铸膜液中混入纳米纤维素,采用相转化工艺制备了复合超滤膜。通过正交试验分析了各因素对产品性能的影响,并得出了制备复合超滤膜的最优条件:聚偏氟乙烯质量分数为14%,添加剂PVP K30质量分数为0.5%,纳米纤维素加入量为0.7%,空气中溶剂蒸发时间为10 s,凝胶浴为水。测定复合超滤膜的水通量、截留率、平均孔径、孔隙率、力学强度等一系列性能,膜的水通量为40.7 L/(m2.h),对牛血清蛋白的截留率为91.8%,孔隙率为52.3%,平均孔径为15.3 nm。

纳米TiO_2改性PVDF中空纤维膜的制备及性能研究

疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水化改性是当前膜分离技术研究的热点之一。利用共混改性将纳米TiO2颗粒加入铸膜液,通过溶胶凝胶法制备改性PVDF中空纤维膜。采用AFM和SEM对膜表面进行表征,以接触角,孔隙率,水通量和平均孔径为评价标准,确定改性膜中纳米TiO2颗粒投加的最佳比例。结果表明:与未改性膜相比,改性膜表面平滑,粗糙度明显降低;改性膜断面的孔状结构更加微小,内部主要以海绵状为主;改性膜的接触角及孔隙率均有所改变,膜表面的亲水性增强,纯水通量提高4-5倍,最大达657.3L/m2.h。

多孔氧化铝陶瓷膜支撑体的制备与表征

以粒径为0.5μm的超细氧化铝粉为原料,加入成孔剂和粘接剂,经干压成型及高温烧结制备出多孔氧化铝陶瓷膜支撑体。制备过程中,以纯水通量为实验指标进行正交试验,分别研究烧结温度、粘结剂含量、成型压力以及聚乙烯醇(PVA)浓度对膜性能的影响程度,并确定制备氧化铝支撑体的最佳工艺条件。使用扫描电镜(SEM)和聚乙二醇(PEG)截留实验对支撑体的微观结构和性能进行表征。实验结果表明:烧结温度和粘接剂含量对支撑体的纯水通量影响高度显著,成型压力和PVA浓度几乎无影响;加入1.75%(w)的粘接剂,80mg/mlPVA溶液2ml,采用9MPa的成型压力和1535℃的烧结温度制备的氧化铝超滤膜支撑体的纯水通量为60kg/(m2h),截留分子量(MWCO)为8 500。

PU/PVC复合膜的制备及应用

采用湿法相转化法制备了PU/PVC/SiO2复合膜,并用膜性能测试仪、扫描电子显微镜测试了膜的性能与结构。结果显示:SiO2的加入,可改善PU杂化膜的微孔结构并优化膜的性能,在该体系中加入PVC和PU共混,可以提高成膜速度及微孔结构,水通量和截留率得到了明显的提高。将制得的超滤膜用于处理麻杆蒸煮废液取得了较好的效果,与PU复合膜的对卵清蛋白的截留测试结果是一致的。

内凝固浴组成对聚醚酰亚胺中空纤维膜结构和性能的影响

以N,N二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,水为外凝固浴,乙醇为内凝固浴,DMAc为内凝固浴添加剂,采用相转化法制备了聚醚酰亚胺(PEI)中空纤维膜,研究了内凝固浴组成和纺丝液浓度对膜结构和性能的影响。实验结果表明,随着内凝固浴中DMAc含量在一定范围内增加,纤维断面指状孔有所减少,内表面由无孔到有微孔出现,但膜的水通量下降,截留率不受影响;随着纺丝液浓度提高,膜的水通量下降,截留率提高。

聚砜-纤维素复合超滤膜材料的制备与表征

以聚砜为原材料,通过向铸膜液中混入纤维素微纳晶体,采用浸没沉淀相转化工艺制备了纤维素填充聚砜基复合超滤膜材料。通过正交试验分析了各因素对产品性能的影响并得出了制备复合超滤膜的最优条件:当聚砜质量分数为18%,添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)为0.3%,纤维素微纳晶体加入量为聚砜质量的15%,空气中溶剂蒸发时间为10 s,然后在凝胶浴水中凝胶成形。并测定复合超滤膜的水通量、截留率、平均孔径、孔隙率、强度等一系列性能,膜的水通量为152.72 L/(m2.h),截留率为93.98%,孔隙率为63.22%,平均孔径为46.03 nm,膜具有良好的综合性能。

中空纤维超滤膜纯水通量测定的不确定度评定

纯水通量代表超滤膜的生产能力,是超滤膜重要的表征参数之一。测定了聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜的纯水通量,建立了纯水通量测定不确定分析数学模型。根据《测量不确定度评定与表示》中相关规定,运用不确定度传递原理评定了测量结果的不确定度。结果表明,该方法测量结果不确定度的主要来源是纯水通量重复性测量和测试水温。当超滤膜样品纯水通量为1.02×10-1 m3/(m2·h)时,测定结果的扩展不确定度为1.04×10-2 m3/(m2·h)。