层层自组装界面聚合技术制备复合正渗透膜

以聚醚砜为膜材料,聚乙烯醇为亲水改性剂,聚多巴胺为交联剂,采用热致相分离法制备了负载聚多巴胺层的聚醚砜基膜;再以间苯二胺为水相单体,均苯三甲酰氯为油相单体,利用层层自组装界面聚合技术可制备复合正渗透膜。结果表明:将基膜依次在聚阳和聚阴离子电解质溶液中各反应15 min,然后浸泡于去离子水中5 min,所制备的复合正渗透膜的水通量最高(28.2 L/h),盐反通量较低(3.9 g/h),膜的过滤性能最好。

层层组装界面聚合制备聚酰胺复合正渗透膜研究

以聚丙烯腈(PAN)为支撑膜材料,利用相转化法制得PAN基膜,水解改性后作为支撑层,通过界面聚合法制备聚酰胺正渗透复合膜.考察了界面聚合次数对复合膜表面形貌结构、粗糙度、亲水性及正渗透性能、反渗透性能的影响.实验结果表明,膜表面粗糙度和亲水性随着界面聚合次数的增加而增大,而反渗透水通量随着界面聚合次数的增加而减小,盐截留率随之而增大,而正渗透性能测试中水通量和盐逆向通量随界面次数的增加而减小.综合得知,经过2次界面聚合后,复合膜表面粗糙度和亲水性较好,正渗透水通量达到16.97L/(m^2·h),盐逆向通量为6.02g/(m^2·h).

静电层层自组装技术及其在脂溶性功能因子中的应用研究进展

脂溶性功能因子的包埋、释放及稳定性研究一直受到广泛的关注,利用层层自组装技术将聚合物电解质沉积在带电油滴表面形成多层乳液可提高其贮藏稳定性和消化吸收率。本文综述了层层自组装技术及制备多层乳液所需电解质种类,介绍了多层乳液在脂溶性功能因子中的应用及其结构表征,并提出了目前需重视的问题及未来发展趋势。

苏州纳米所等利用界面聚合过程调控制备具有亚埃级超高分离精度纳滤膜

近期,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员靳健课题组与美国范德堡大学教授林士弘课题组合作,设计开发了一种利用表面活性剂自组装有序单分子膜调控界面聚合过程制备具有超窄孔径分布的薄膜复合纳滤膜(TFC NF)的策略,实现了亚埃级的分子/离子的高精度分离.该研究成果近日发表在《自然:通讯》(Nature Communications)杂志上.

ROS响应型抗氧化TiO_(2)纳米阵列对树突状细胞免疫学功能调控的研究

目的材料与组织界面处活性氧(reactive oxygen species,ROS)的过度累积所引起的慢性炎症是导致钛种植体失败的重要原因。为了清除过多的ROS,本研究在钛表面设计了一种具有ROS响应能力的抗氧化功能涂层,并探究其对树突状细胞(dendritic cells,DCs)免疫表型及功能的影响。方法采用电化学阳极氧化法在钛表面构建TiO_(2)纳米阵列,并将其植入大鼠胫骨侧软组织,评估植入体-组织界面的炎症细胞浸润和ROS水平。在TiO_(2)纳米管中负载乙酰半胱氨酸(NAcetylcysteine,NAC),通过层层自组装技术在钛表面覆盖明胶/壳聚糖(Gel/Chi)凝胶涂层并接枝NBC分子使其有ROS响应性,获得功能化涂层。构建细胞培养模型,研究钛表面功能化涂层对DCs免疫表型分子的表达和免疫功能的影响。结果钛植入会导致植入体-组织界面处炎性细胞浸润、DCs聚集及ROS水平升高。钛表面功能化涂层具有良好的ROS响应性,可使DCs免疫表型分子CD80、CD86、CD40与MHC-Ⅱ的表达降低,胞内ROS水平下降。在功能化涂层表面黏附后,DCs吞噬抗原的能力下降,且更倾向于促进naive CD4^(+)T细胞向调节性T细胞(Treg)分化。结论钛表面的功能化涂层具有ROS响应性,能够在氧化应激环境中释放NAC清除ROS,促进DCs成为耐受型DCs,从而提供免疫抑制的微环境,利于钛植入的预后。

纳米生物传感技术研究的某些新进展

纳米生物传感器与相关检测技术主要研究运用纳米技术设计与构建生物传感界面与器件,并利用特异性生物识别事件所产生的物理化学效应与纳米材料所特征的物理、化学、生物效应的结合以进行相关信号的转换与放大.

国家纳米科学中心唐智勇课题组在自组装单分子层COF膜研究方向取得重要进展

近日,国家纳米科学中心研究员唐智勇和李连山团队在单分子层COF膜用于盐差能转化领域的研究取得重要进展。相关研究成果以Ad⁃vancing osmotic power generation by covalent organic framework monolayer为题于2022年4月25日在线发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)杂志(Nat.Nanotechnol.2022,DOI:10.1038/s41565-022-01110-7)。研究团队通过预组装界面聚合反应,构筑了大面积的共价有机框架(COF)单分子层薄膜,在降低膜电阻的同时通过低孔间距导致的孔-孔耦合效应有效抑制浓差极化引起的电压和电流的下降。

耐溶剂复合纳滤膜的研究进展

耐溶剂纳滤是一种新型的膜分离技术,用于有机混合物的分离。商品耐溶剂纳滤膜大多是采用相转化法制备的整体皮层非对称膜,膜皮层较厚,通量较低。耐溶剂复合纳滤膜由基膜和分离层组成,具有薄皮层、高溶剂通量和高溶质截留率的优点。耐溶剂复合纳滤膜的制备与改性也因此成为近年来的研究热点。本文从界面聚合、表面涂覆、层层自组装、原位生长、有机-无机杂化和表面改性六个方面介绍耐溶剂复合纳滤膜的研究进展,最后对其发展前景进行展望。

聚酰胺/ZIF-8双层复合纳滤膜的制备及其性能研究

采用界面聚合和层层自组装法制备了具有双层分离层的聚酰胺/ZIF-8复合纳滤膜,并研究了界面聚合条件和ZIF-8自组装时间、层数对膜结构以及膜纳滤性能的影响。结果表明,具有磺酸基的界面聚合层和ZIF-8层通过配位键的化学作用具有很好的结合性。相对于只有一层分离层的聚酰胺膜,组装ZIF-8层后膜对甲基蓝的截留率有了明显提升;并且随着组装层数的增加,膜致密度增加,对于甲基蓝的截留率升高,但是通量有所下降。当ZIF-8层组装层数为2层时得到的复合纳滤膜,在0.5 MPa压力下,对于100 mg/L的甲基蓝溶液的通量为25.3 L/(m2·h),截留率达到96.5%,且分离性能保持稳定。

基于共价有机框架材料的纳滤膜制备研究进展

共价有机框架(COFs)材料是由有机结构单元通过共价键连接形成的多孔纳米材料,具有比表面积大、孔隙率高、结构规整有序、稳定性好的优点,是制备高性能分离膜的理想材料,因而在纳滤膜研究领域引起广泛关注。文章综述了近几年来研究者利用掺杂法、层层组装法、界面聚合法、原位生长法等制备COFs纳滤膜的研究成果,对不同制膜方法的特点进行分析,并指出目前COFs纳滤膜研究中存在的问题,最后对COFs纳滤膜的未来发展前景作出展望。

基于聚电解质调控的多功能层复合纳滤膜的研究

研究利用改性的聚丙烯腈(hPAN)超滤膜为基膜,采用聚二烯二甲基氯化铵(PDDA)和聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS),通过层层自组装(LBL)法在hPAN膜表面吸附沉积生成聚电解质层,然后使用间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)通过界面聚合(IP)法生成1层聚酰胺(PA)层,从而制得具有多功能层的(PDDA-PSS)n-PA复合纳滤膜。结果表明,膜面电位和接触角的变化特征,证实了聚电解质调控膜性能的有效性。在0.8 MPa的过滤条件下,(PDDA-PSS)2.5-PA复合纳滤膜对无机盐的截留性能为:Na2SO4>Mg SO4>Mg Cl2>NaCl,纯水通量为29.72 L/(m^2·h),而通过IP法制备的PA复合纳滤膜对4种无机盐的截留率和纯水通量(16.27 L/(m^2·h))均低于(PDDA-PSS)2.5-PA膜。且(PDDA-PSS)2.5-PA也具有良好的抗污染特性。

双选择层复合正渗透膜制备及其表征

以聚丙烯腈制备基膜,聚氮杂环丙烷、聚-4-苯乙烯磺酸钠为聚阳阴电解质,间苯二胺、均苯酰氯为水相和油相单体,依次用层层自组装(Lb L)和界面聚合制备双选择层正渗透膜,研究Lb L和界面聚合影响膜性能的典型因素。结果表明,优化条件,PEI和PSS的质量浓度均为1.0 g/L,Na Cl浓度为1.0 mol/L,Cu^(2+)浓度为0.20 mol/L,聚电解质单层沉积时间为10.0 min,MPD、TMC的质量浓度分别为20.0、0.25 g/L,单体反应时间均为2.0 min,Lb L3个聚电解质双层,界面聚合1次。在此优化条件下,所得正渗透膜水通量为42.40 L/(m^2·h),反向盐通量为10.86 g/(m^2·h)。结合石英晶体微天平说明Lb L中聚电解质层最为密实,其性能对膜影响较大。这种新的制备方法为提高正渗透工艺展现了一种新途径。

新型PEI/PAA复合正渗透膜的制备及性能表征

采用聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)分别作为聚阴阳电解质,间苯二胺(MPD)与均苯三甲酰氯(TMC)分别为水相和油相单体,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法对聚丙烯腈(PAN)基膜进行改性,探究层层自组装和界面聚合条件对膜性能的影响,并制备新型复合正渗透膜.得出最佳制备条件为:PAA与PEI的沉积时间为10 min,浓度为1 g·L^(-1),pH分别为9和3,支撑盐浓度为1.5 mol·L^(-1),MPD浓度为20 g·L^(-1),水相沉积时间为2 min,TMC浓度为1 g·L^(-1),界面聚合反应时间为60 s,聚电解质层数为2层,在此条件下制得的复合正渗透膜性能优良.以去离子水作为原液,1 mol·L^(-1) NaCl作为汲取液,水通量最高可达26.12 L·m^(-2)·h^(-1),反向盐通量为13.08 g·m^(-2)·h^(-1),与基膜相比,复合膜的亲水性能明显提高,抗污染性能提高,为正渗透膜的制备提供了新的方法和思路.

双分离层复合纳滤膜的制备及其性能

以改性后的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法制备了具有双层分离层的复合纳滤膜。以间苯二胺(MPD)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,聚乙烯亚胺(PEI)为阳离子聚电解质,聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)为阴离子聚电解质,探索了LBL条件对双分离层复合纳滤膜性能的影响,考察了通过不同制备方法获得的纳滤膜对硫酸镁(MgSO_4)的分离性能,得到了最佳的LBL制备条件:PEI溶液的浓度为1.00 g·L^(-1),pH为7;PSS溶液的浓度为1.00 g·L^(-1),p H为10,支撑电解质氯化钠(NaCl)浓度为1.00 mol·L^(-1),单一聚电解质(PEI或PSS)的沉积时间为20 min。与仅通过界面聚合法制得的聚酰胺纳滤膜相比,在界面聚合反应之前,先通过LBL沉积1.5层的聚电解质层时得到的复合纳滤膜分离性能优异稳定,在0.80 MPa的压力下,过滤2.00 g·L^(-1)MgSO_4溶液时的通量为18.6 L·(m^2·h)^(-1),截留率达到99.07%。