聚酰胺功能层形貌调控及其纳滤膜性能研究

通过调控基膜结构进而聚酰胺功能层微观形貌是改善复合纳滤膜性能的一种较为简单高效的策略之一。本文通过将杂环聚酰胺(HPA)与聚砜(PSf)共混的方式来调控基膜表面形貌,进而影响界面聚合制备出具有环形结构的聚酰胺复合纳滤膜,结果表明:共混HPA后能够明显提高基膜的孔隙率、亲水性以及纯水通量。而界面聚合后其聚酰胺功能层表面出现了环形山结构,且该环形山结构随着基膜中HPA的含量的增大而逐渐变小变密集。此外,随着基膜中HPA含量的由0%增加到8%,其纳滤膜的纯水通量由1.75 L/(m^(2)·h)增加到60.69 L/(m^(2)·h),对MgSO_(4)的截留率均在90%以上。

抗污染高分子纳滤膜研究进展

纳滤膜被广泛用于水处理、食品加工、生物化学与制药、石油开采及提炼等方面,但膜污染引起的性能下降、能耗增加及膜使用寿命缩短等却极大地增加了纳滤成本。为降低膜污染,人们在开发抗污染纳滤膜方面做了大量研究工作.本文在简要介绍纳滤膜污染的种类、污染机制等的基础上,着重总结了近年来研究者采用表面改性、共混改性、层层自组装等方法制备抗污染高分子纳滤膜方面取得的进展,并就今后的研究方向提出建议.

CA/CTA共混不对称纳滤膜分离特性的研究

制备了ＣＡ／ＣＴＡ共混物不对称纳滤膜，膜对单价与多价阴离子能实现有效分离，并能去除小分子有机物．在１ＭＰａ操作压力下，料液温度为１５～２５℃，膜对１０００ｍｇ／Ｌ的ＮａＣｌ水溶液的截留率为１５％～６０％，而对１０００ｍｇ／Ｌ的Ｎａ２ＳＯ４水溶液截留率为８５％～９８％，其透水率在３０～７８Ｌ／（ｃｍ２·ｈ），截留相对分子质量在２００～６００之间．研究了操作条件（压力、料液浓度、温度、膜面流速），不同价态离子（阴离子、阳离子）对膜性能的影响规律．

聚氯乙烯/醋酸纤维素合金纳滤膜材料的研制及其界面性能表征

以聚氯乙烯 (PVC)、醋酸纤维素 (CA)为膜基材 ,四氢呋喃为溶剂 ,蒸馏水为沉淀剂 ,采用溶液共混法制备出PVC/CA合金纳滤膜材料作为高效液相色谱 (HPLC)柱填料。由HPLC实验给出的参考溶质的保留时间计算膜 -液界面的溶质平衡分配系数K和界面水层体积VS,探讨合金化前后聚氯乙烯膜材料界面性能及亲水性的变化 ,并测定了PVC/CA合金的极性 (αP)和非极性(αn)

聚乙烯醇磷酸铵改性聚乙烯醇纳滤膜的研究

采用聚乙烯醇磷酸铵与不同型号聚乙烯醇共混,再配置不同质量分数的马来酸溶液,将所配置的溶液涂覆在聚砜底膜上,放入烘箱烘干,改性聚乙烯醇纳滤膜制备完成。分别对膜片的纯水通量、无机盐的脱除率进行了测试,通过扫描电镜和原子力显微镜观察膜的结构。测试结果发现,改性聚乙烯醇纳滤膜的水通量为110 L/(m2·h),与未改性前有大幅度提高。经过测试,共混后的纳滤膜对Mg Cl2水溶液基本无截留,对Na2SO4水溶液的截留率为88%,对Na Cl水溶液的截留率为30%。本文通过引入离子型亲水性基团,从而增加了膜片的水通量和分离性能。

甲壳素钠/羧甲基纤维素钠共混复合纳滤膜的制备及性能研究

以甲壳素钠和羧甲基纤维素钠共混液为铸膜液,在聚丙烯腈超滤底膜上流延成膜,以丙三醇三缩水甘油醚(PTGE)的乙醇溶液为交联剂交联制得一种新型的复合纳滤膜。该膜的最佳制备条件为:甲壳素钠溶液与羧甲基纤维素钠溶液质量混合比为2∶1,交联剂丙三醇三缩水甘油醚浓度为0.6%,在50℃交联20 h。膜负电荷来源于底膜部分水解。膜的静电位为-0.12 mV,电压渗系数为-13.07 mV/MPa;截留分子量为610 g.mol-1,膜孔半径约0.7 nm。该膜对电解质溶液的截留性能主要决定于荷负电膜对不同电解质离子之间的静电作用力大小。

磺化聚砜/聚醚砜共混非对称纳滤膜的制备与性能表征

以相转化法制备了磺化聚砜(SPSF)/聚醚砜(PES)共混新型纳滤膜,并研究了磺化聚砜的磺化度以及聚醚砜/磺化聚砜的共混质量比对低分子量PEG的截留率和脱盐率性能的影响.结果表明:在操作压力为0.5MPa,料液温度为25℃下,当PES/磺化度10%SPSF共混比为6∶4时,SPSF/PES共混膜对PEG1000、PEG800和PEG600的截留率分别为99.8%、81.0%和57.8%,对硫酸钠、氯化钠的截留率分别为69.0%和23.5%,SPSF/PES共混膜的纯水通量为90.3L/(m2.h).

磺化聚砜/聚醚砜纳滤膜的制备及性能表征

采用相转化法制备了磺化聚砜(SPSF)/聚醚砜(PES)共混新型纳滤膜,并研究了SPSF/PES共混质量比、水解的苯乙烯–马来酸酐共聚物(H–PSMA)的添加量、铸膜液预蒸发时间和温度对膜的脱盐率及水通量的影响。结果表明,当SPSF/PES共混质量比为4∶6,添加剂H–PSMA的质量分数为2%,铸膜液预蒸发时间为3 min,预蒸发温度为70℃时,在操作压力为0.5 MPa,料液温度为25℃下,SPSF/PES共混膜对2 g/L的Na_2SO_4盐溶液脱盐率为56.77%,水通量为24.45 L/(m^2·h)。

新型聚芳硫醚砜耐溶剂纳滤膜的制备与性能研究

通过浸没沉淀相转化法制备聚芳硫醚砜(PASS)纳滤膜,探讨了蒸发时间和凝固浴组成对膜性能的影响。通过正交试验得到制膜的最优条件为:铸膜液中PASS质量分数24%,蒸发时间120 s,凝固浴为纯水。在此条件下制得PASS纳滤膜在0.5MPa、25℃下纯水通量为31.51L/(h·m2),对固绿(M w=808)的截留率为98.71%。对最优条件下制得PASS纳滤膜进行耐溶剂性能分析的结果表明,在甲醇、正己烷、乙酸乙酯和丙酮中分别浸泡后,PASS纳滤膜在截留率提高的情况下膜的纯水通量没有损失;经30%双氧水和冰醋酸体积比为1/40的混合溶液处理后,PASS纳滤膜在浓硫酸和四氢呋喃中具有良好的稳定性能。

不同分子量聚丙烯腈共混膜的制备与表征

将普通分子量聚丙烯腈(C-PAN,Mw=18 000)与超高分子量聚丙烯腈(UHMW-PAN,Mw=1 780 000)共混,采用干-湿相转化法制备不对称共混膜.考察了聚合物浓度、共混比、凝胶浴温度、刮膜厚度、添加剂浓度等对膜结构及性能的影响.采用扫描电镜、纯水通量和BSA截留率等测试手段对所制备膜的结构及性能进行表征.结果表明:共混比及成膜过程对共混膜的结构及性能有重要影响.当铸膜液浓度为12%,C-PAN/UHMW-PAN共混比为2∶3,凝胶浴温度为40℃,刮膜厚度为100μm时,共混膜的纯水通量为580L/(m^2·h),BSA截留率为99.99%.随添加剂浓度增加,交联膜大孔结构减少,海绵状孔结构增加,导致其纯水通量降低,BSA截留率增加,膜的结构可以通过上述因素进行结构调控.

CMC/PAAS共混复合纳滤膜的制备及性能研究

利用涂覆交联的方法,以羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酸钠(PAAS)的共混液为活性层铸膜液,水解的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为支撑层,Fe(NO_3)_3水溶液为交联剂,制备了一种新型共混复合纳滤膜。其最佳制备条件为:CMC/PAAS共混质量比为4∶1,交联剂浓度为0.125 mol/L,交联时间为2.5 h。利用全反射红外光谱(ATR-IR)、扫描电镜(SEM-EDAX)对膜结构进行表征。结果表明,Fe^(3+)能够有效地交联活性层与支撑层,形成结构稳定的纳滤膜。纳滤膜对无机盐的截留按以下顺序依次降低:Na_2SO_4、Na Cl、Mg SO_4、Mg Cl_2,表现出荷负电纳滤膜的截留特征。在连续运行24 h后,纳滤膜的纯水通量仍可达到7 L/m^2·h,截留率约为85%,显示了较好的稳定性能。

中空纤维纳滤膜制备方法的研究进展

中空纤维是极具应用潜力的纳滤膜形式,可实现自支撑结构,且具有填充密度高、耐污染性强等独特优势.高性能中空纤维纳滤膜的可控制备是其大规模应用的关键.本文从制备方法和改性两个方面综述了近年来国内外中空纤维纳滤膜的研究进展,并对其目前面临的挑战和应用前景进行讨论和展望.

基于界面聚合法的纳滤膜性能优化研究进展

随着膜分离技术的推广,纳滤膜所应用到的分离体系越来越复杂,推动了对膜性能优化的研究。梳理了近些年来膜性能优化效果,综述了膜性能优化方式的发展,介绍了包括优化制备条件、共混改性、表面接枝和构建中间层在内的主要膜性能优化方式,最后对未来膜性能优化的研究做出了展望。

共混顺序对非对称两嵌段共聚物增容体系微观形貌的影响和机理探究

研究了熔融共混过程中共混顺序对非对称的聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(PS-b-PMMA,分别命名为SM1和SM2)增容聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯(PS/PMMA)共混体系微观形貌的影响。扫描电镜(SEM)结果发现:合适的共混顺序可以导致分散相相尺寸的明显降低。为研究其增容机理,还选择了聚甲基丙烯酸环己酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PCHMA/PMMA)共混体系,并以SM1为增容剂。透射电镜(TEM)结果发现:当SM1首先与连续相PCHMA混合再与PMMA混合,几乎全部的嵌段共聚物分散在共混界面上,增容效率极大提高;反之,SM1首先与分散相PMMA混合再与PCHMA共混,胶束形成并存在于PMMA相内,未起到增容作用。

不同共混方式下非对称嵌段共聚物PS-b-PMMA对PCHMA/PMMA体系增容效果的研究:界面与胶束的竞争

采用熔融共混方式,利用非对称两嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-b-PMMA)对聚甲基丙烯酸环己酯(PCHMA)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混体系进行增容。重点研究了嵌段比、共混方式以及分散相PMMA分子量对共混体系中非对称嵌段共聚物分布的影响,即嵌段共聚物稳定相界面与所形成胶束数量、位置之间的竞争关系。结果表明,在低分子量PMMA情况下共混方式对非对称嵌段共聚物的分布影响显著,改变共混方式可以有效减少分散相中的胶束数量,使嵌段共聚物主要分布在二元不相容增容体系两相界面。另一方面,增大PMMA分子量会改变非对称嵌段共聚物在两相界面的界面曲率,导致其在分散相中的溶解性增大,在界面上的稳定性减小,从而迁移至分散相内部并最终形成胶束。

高取代度氰乙基纤维素与二醋酸纤维素共混中空纤维纳滤膜的研制

采用高取代度氰乙基纤维素与二醋酸纤维素共混为膜材料,丙酮、二氧六环混合溶剂,以有机醇为主、加入适量其他添加剂为致孔剂,通过冰水凝胶浴干湿法纺丝,制得性能良好的中空纤维纳滤膜,该膜在给水质量浓度1 800 mg/L、操作压力为0.6 MPa、水温25℃条件下,对二价盐CaCl2、一价盐NaCl的水溶液的脱盐率分别大于90%和小于60%,水通量均大于3.5 mL/(cm2.h).还讨论了膜液的组成和纺丝条件对膜性能的影响.

聚酰亚胺基有机溶剂纳滤膜综述

有机溶剂纳滤(OSN)在工业生产中作用突出,对于具有溶剂稳定性的聚酰亚胺(PI)纳滤膜的研究备受关注。对非溶剂致相分离法(NIPS)制备PI基膜,以PI基膜制备不同结构类型的OSN膜:具有致密皮层整体非对称型膜(ISA)、薄层复合膜(TFC)和混合基质膜(MMMs)进行概述,分别讨论了膜制备过程、成膜机理以及成膜参数对其结构和性能的影响。对于目前商品化的PI基OSN膜在石油化工行业、制药行业、食品加工等领域的应用进行分析,旨在为OSN膜在商用领域的推广提供应用支持。

不对称双层聚酰胺纳滤膜的制备及其性能研究

薄膜复合(TFC)纳滤膜作为一种新型膜分离技术,在水处理领域被人们广泛应用.减少聚酰胺层的厚度有利于增强TFC纳滤膜的渗透性.然而,具有超薄聚酰胺层的TFC纳滤膜的实际应用仍然面临巨大挑战.在此,我们提出了通过一步自由界面聚合法制备不对称双层聚酰胺纳滤膜的策略.所得不对称双层聚酰胺纳滤膜的上层聚酰胺层具有薄、光滑、致密的特点,相应的下层聚酰胺层则相对较厚、粗糙、疏松.薄而致密的上层聚酰胺层使得复合膜具有相对较高的透水率[185±10 L/(m^(2)·h·MPa)]和高截留率(Na_(2)SO_(4),97.2%±0.8%),较厚而疏松的下层聚酰胺层使得复合膜具有长时间运行稳定性.该研究为提高聚酰胺纳滤膜的分离性能提供了一种具有应用前景的制备方法.

木质素添加对基膜及纳滤膜结构和性能的影响

为了打破纳滤膜渗透性能与截留性能之间的权衡效应,通过在基膜中共混生物质材料木质素来调控界面聚合。在界面聚合过程中,基膜中的木质素吸附胺单体并抑制其扩散,从而使得聚酰胺选择层更薄、更致密。相较于传统的纳滤膜,在0.6 MPa下,基膜共混木质素纳滤膜过滤硫酸钠的渗透通量从84.6 L·m^(-2)·h^(-1)提高到139.2 L·m^(-2)·h^(-1),截留率从93.4%提高到96.0%。这不仅能够为高性能纳滤膜的制备提供思路,同时为生物质利用提供新方向。