基于改性疏水性PVDF中空纤维膜的MBfR中生物膜特性研究

针对膜生物膜反应器(MBfR)中疏水性PVDF中空纤维膜供氧能力不足及生物亲和性较差等问题,以实验室自制PVDF疏水膜为基膜,采用多巴胺自聚合法制得DOPA/PVDF复合膜,以PVDF原膜及DOPA/PVDF复合膜为基础构建平行运行的MBfR系统,对系统启动及初步稳定运行过程中曝气膜表面的生物膜特性进行研究.结果表明,相比于原膜,MBfR运行初期,复合膜表面微生物附着量较多,复合膜MBfR系统对TOC和NH+4-N平均去除率分别为69.4%和28.9%;复合膜表面生物膜优先进入成熟稳定阶段,对TOC和NH+4-N平均去除率分别为94.1%和58.1%;MBfR中生物膜形成过程中,复合膜表面生物膜分泌的EPS含量平均值为原膜的1.1倍,生物膜接触角平均值为原膜的1.3倍,疏水性更强;复合膜与生物膜黏附性能优于原膜系统,平均黏附力为43.7 nN,TB-EPS及TB-PN/PS是影响黏附力的主导因素.

耐久的超亲水性聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜

为提高聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜的亲水耐久性并赋予其一定的抗污染和抗菌的功能性,提出了一种低成本、简单的表面改性方法。亲水性的增强是表面化学成分和微纳粗糙度结构协同作用的结果。使用聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯亚胺(PEI)作为亲水改性剂,戊二醛(GA)作为交联剂,在PTFE中空纤维表面构建了一层抗菌亲水层。在γ-缩水氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)的作用下,膜纤维表面成功形成了微纳米结构,进一步增强了膜纤维的亲水性和耐久性。值得注意的是,改性后的中空纤维膜具有超亲水性(WAC=0°)和出色的水通量(8185.38±178.27 L·m^(-2)·h^(-1))。经过14 d的酸(pH=1)、碱(pH=14)以及强氧化剂(3000 ppm Na⁃ClO)溶液人工加速清洗后,改性膜仍保持其超亲水性,且不损失水通量。研究表明,这种简便的亲水改性策略使得PTFE中空纤维膜在污水处理领域具有实际应用价值。

中空纤维膜臭氧接触式反应器传质机理分析

将疏水性聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜组装成膜接触器,开发了膜接触式臭氧(O_(3))传质技术。对比了气泡传质和膜接触传质的差异,通过O_(3)传质模型和阻力模型对该技术的主要影响因素和传质机理进行了研究。结果表明,O_(3)可以有效地通过疏水性PTFE膜进行传质,当搅拌速度达到1500r/min时,膜传质的表观传质系数(0.3049min-1)与气泡传质(0.3109min-1)相当。同时,膜表面的疏水结构将尾气的湿度降低到0.8g/m^(3)以下,远低于气泡传质(>11.5g/m^(3)),符合进入臭氧发生器的标准,具备回收氧气的可行性。O_(3)的传质通量受液体流速、p H、污染物浓度、气体流量以及进气O_(3)浓度的影响。在pH=11、苯酚浓度为0或pH=7、苯酚浓度为20mg/L时,传质通量达到了0.16g/(m^(2)·h)。O_(3)传质过程的传质阻力主要由膜阻力和液相阻力组成,而通过液相条件控制可以有效减小液相阻力,因此进一步降低传质阻力需要膜技术的发展。

耐酸增强型中空纤维膜的制备及其性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)为原料,采用相转化法制备了PES/PVDF增强型中空纤维膜,并对膜的微观形貌、机械性能、水通量、截留率和耐酸性能进行了研究。结果表明,PES的引入可明显提高膜的水通量和截留率。当PES的质量分数为3%时,制备的膜综合性能最佳,其水通量为78.84 L/(h·m^(2)),截留率为95%,(较传统单体系PVDF膜),水通量提升约42.75%,截留率提高10.46%;于7 mol/L的HCl溶液浸泡8个月后,PES/PVDF增强型中空纤维膜的最大拉伸荷为120.38 N(下降10.3%),断裂伸长率19.88%(上升16.2%),截留率为99%(提升约4.2%),表现出良好的耐酸性。

MBfR中改性PVDF疏水中空纤维膜表面微生物附着生长特性研究

针对膜生物膜反应器(MBfR)研究中疏水性微孔膜供氧能力不足、生物亲和性能较差等问题,采用界面聚合及自聚合法对自制的疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行表面改性,制备出适合于MBfR技术的PVDF/DOPA改性膜与PVDF/TMC-CS改性膜.选取混合微生物体系研究微生物在原膜和改性膜表面上的粘附生长情况,评价了3种膜材料生物亲和性的差异,并对3种膜材料表面生物膜的MBfR有机物及氨氮处理特性进行了初步研究.研究结果表明,与原膜相比,PVDF/DOPA改性膜在微生物附着生长实验后生长的微生物厚度最高,为25μm,微生物膜优先成熟且附着的微生物数量较多,表明PVDF/DOPA改性膜的生物亲和性最高;附着微生物的PVDF/DOPA改性膜废水处理能力较高,对TOC和NH4+-N的去除效果可稳定保持在93.48%、84.74%左右,同时对废水的抗有机冲击负荷能力明显优于另两种膜材料系统.

PVDF疏水中空纤维膜与组件对真空膜蒸馏性能的影响

利用高孔隙率的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行真空膜蒸馏(VMD)脱盐实验。在真空度0.095MPa,盐水温度60℃,流速1.5kg/min的条件下,着重研究了中空纤维膜内径、壁厚,组件长度、装填纤维数目等结构参数对VMD性能的影响。结果表明:组件长度或装填纤维数目增加,组件产水通量明显降低而总产水通量明显提高;中空纤维膜内径对VMD产水通量影响较小,而膜壁厚增加使通量明显降低;用内径1.0mm壁厚0.1mm的膜制成的长度21cm装填纤维50根的膜组件,产水通量达到21.8kg/(m2.h)。VMD过程产水的电导率保持在4μS/cm以内,脱盐率达99.99%,受膜、组件结构及操作条件影响很小。

新型亲水性PVDF中空纤维膜的制备

通过高能电子束辐照接枝的方法,在丙烯酸羟乙酯/水的混合溶液中,将丙烯酸羟乙酯(HEA)单体引入到PVDF中空纤维膜,对其表面进行亲水改性;考察单体浓度、辐照剂量对接枝率的影响,以及不同接枝率对膜表面形貌、化学组成及亲水性的影响;利用衰减全反射红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对接枝改性前后PVDF中空纤维膜的化学组成及形态结构进行表征,并进行性能测试.结果表明:辐照剂量和单体浓度对接枝率都有显著影响;改性后PVDF中空纤维膜表面的亲水性能得到明显改善;接枝率为3.47%时纯水通量增大至372.69 L(/m2.h),比原膜的纯水通量增加了191%,膜表面接触角明显下降,吸水率显著提高.

疏水性中空纤维膜组件操作过程模拟

采用疏水性中空纤维膜组件和去离子水分离混合气中CO2,研究了气液流速、混合气CO2浓度和操作温度以及膜形态等因素对总传质系数的影响。通过传质阻力层方程和质量微分方程的关联,建立了新型数学模型,模拟了各种条件下的传质过程。结果表明,流体力学状态的改变能够加强传质,但加强程度有限;提高气相CO2浓度能够提高总传质系数;具有高孔隙率的膜组件拥有高传质系数;提高操作温度能够促进扩散,提高传质系数,在较高温度下,存在膜孔湿润的现象。模型能够较好地模拟膜接触器—物理吸收过程,模型值能够较准确地反映疏水性中空纤维模组件传质过程。

亲水性PVDF-编织管中空纤维复合膜萃取水中Cu^(2+)的研究

采用自制亲水性PVDF-编织管中空纤维复合膜,构建了膜萃取器实验装置,以二-(2-乙基己基)-磷酸(D2EHPA)为有机萃取剂,煤油为稀释剂萃取水中Cu2+,考察不同聚乙烯醇(PVA)含量的复合膜对于水中Cu2+萃取率的影响。结果表明,随温度升高,萃取率不断加大,但在37℃之后,温度对于萃取率影响甚小。而水溶液p H和有机相流量的适当改变,可以显著提高膜的萃取率。随着铸膜液中亲水剂PVA含量的增加,孔隙率不断增大,复合膜表面微孔数量逐渐增多,孔间连通度增大。当PVA的质量分数为4%时,膜表面孔分布均匀、孔隙率最大,且对水中Cu2+的萃取率达到最佳。

疏水性中空纤维膜的臭氧曝气传质试验

对疏水性中空纤维膜有泡曝气进行了试验研究,得到了疏水性中空纤维膜的泡点,以及臭氧在pH=6和pH=8的水中的自分解系数,考察了疏水性中空纤维膜在不同pH水中的臭氧传质特性。试验表明疏水性中空纤维膜泡点较低;臭氧在pH=6的水中的自分解系数为0.036 min^(-1),在pH=8的水中为0.070 min^(-1);臭氧容积传质系数K_La值与曝气流量成正相关关系,在曝气流量相同时,pH=8条件下的臭氧K_La值约高出pH=6条件下0.1 min^(-1)。该研究为将来疏水性中空纤维膜在水处理厂的设计应用提供了一定依据。

超级柔韧性和优异电磁屏蔽性能的PVA-co-PE纳米纤维覆铜膜

本工作通过紫外辐射诱导和化学还原反应相结合成功制备了具有多级结构的聚乙烯醇-聚乙烯(PVA-co-PE)纳米纤维覆铜膜,PVA-co-PE纳米纤维覆铜膜具有超级柔韧性能和电磁屏蔽性能,且具有多次循环压缩后性能不减的稳定性。首先通过紫外辐照引入一定量的活化羟基,然后通过静电配位和铜粒子的化学还原作用,在纳米纤维膜上实现无钯镀铜。采用傅里叶红外光谱仪(AIR-FTIR)、能量色散型X射线荧光分析仪(EDX-7000)、扫描电子显微镜(SEM)等对样品进行结构性能分析。结果表明,成功实现PVA-co-PE纳米纤维覆铜膜的制备,SEM图表明,铜颗粒均匀分布于纳米纤维膜表面,并且薄膜由亲水转变为不易浸润。通过四探针仪器和矢量网络分析仪表征了薄膜材料的导电性和电磁屏蔽性能。结果表明,覆铜膜达到导体水平,吸波值达到47.3 dB。经过多次循环压缩后覆铜膜材料电磁屏蔽性能几乎不减,说明制得的纳米纤维覆铜膜具有优异的柔韧性和吸波稳定性,其在柔性智能可穿戴元器件领域具有广阔的应用空间。

纳米TiO_2复配添加剂对PVDF中空纤维膜结构和性能的影响

该文将纳米二氧化钛(TiO2)粒子与高分子致孔剂、非溶剂、表面活性剂和无机盐4类制膜添加剂复配处理,采用浸没沉淀相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)-TiO2复合中空纤维膜。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱、拉伸试验、接触角测定和截留试验分别对复合膜的微观孔结构、晶相结构、Ti元素分布、机械性能、亲水性、过滤性能和抗污染性能进行了表征,讨论了纳米TiO2粒子对PVDF膜结构和性能的影响。结果表明通过改变复配添加剂中TiO2粒子的含量,可以有效调控复合膜的结构和性能。当复配添加剂中w(TiO2)为2%(占PVDF固含量的质量分数w%)时,纯水通量由216 L/m2.h提高至402 L/m2.h,牛血清蛋白截留率由95%降低至90%,复合膜整体性能较为优异。

TiO_2/PVDF复合中空纤维膜的制备和表征

采用相转化法制备了二氧化钛 (TiO2 ) 聚偏氟乙烯 (PVDF)复合中空纤维膜 .应用牛血清白蛋白截留实验、扫描电子显微镜、热重分析、X射线衍射分别对复合膜的分离性能、微观结构、热稳定性和晶相组成进行了分析 .结果表明复合膜的性能与纯PVDF膜的相比有显著的改善 ,其中对牛血清白蛋白的截留率从 3 2 7%提高到 86 6 7% ,单根纤维的断裂应力从 3 35MPa提高到 4 70MPa ,提高了 4 0 3% .氮气吸附实验测定的孔径分布进一步表明复合膜的孔径分布变窄 ,孔径变小 .

PVDF中空纤维超滤膜的耐化学性能研究

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜,进行了耐化学性能研究,初步制定了耐酸性、耐碱性、耐氧化性检测方法。确定耐酸性、耐碱性、耐氧化性用4个指标来衡量:外观变化,断裂强度变化率、纯水通量变化率、截留率变化率。结果表明,PVDF膜的耐酸性最好,其次是耐氧化性,耐碱性最差。250 mg/L的次氯酸钠溶液中浸泡后,PVDF膜的最大孔径几乎不变化,纯水通量增加了20%,截留率也几乎不变化;而500、1 000 mg/L的次氯酸钠溶液中浸泡后,PVDF膜的最大孔径均有所增大,纯水通量均减少了50%以上,而截留率均变化不大。PVDF膜分别经相同质量浓度的Na Cl O溶液和H2O2溶液浸泡处理后,断裂强度变化率、纯水通量变化率和截留率变化率均相当接近,只有最大孔径变化率有所差别。

PVDF中空纤维抗污染膜的制备与表征

采用干-湿相转化法制备Fe(Ⅲ)-Cu(Ⅱ)/PVDF中空纤维抗污染膜,讨论了不同添加剂量的变化及不同的工艺参数对膜性能的影响.通过扫描电子显微镜、水通量测定仪、机械强度测定仪、接触角测定仪分别对膜的微观结构、水通量、抗污染性、机械强度、接触角进行联合表征,分析不同因素对膜性能的影响趋势.结果表明:随着PVDF粉加入量、无机掺杂物质的量、添加剂的量的增加,膜的纯水通量均呈降低趋势,但截留率、拉伸强度、亲水性、及抗污染性能均随变化而增大;随着膜制备的工艺参数——纺丝速度、凝固浴温度的增加,膜的纯水通量增大,而截留率呈下降趋势,膜的拉伸性能得到提高;随着膜制备的工艺参数——干程距离的增大,膜的纯水通量和截留率分别呈现出增大和减小的趋势,膜的孔隙率和拉伸强度及断裂伸长率先增大后减小.

膜法海水提溴用PVDF中空纤维膜的研制

采用相转化法制备海水提溴用疏水性聚偏氟乙烯中空纤维膜,考察聚合物浓度、无机复合添加剂浓度、膜干燥方式及后处理方法对膜结构和性能的影响.结果表明,无机复合添加剂能有效提高膜机械性能,同时不影响膜疏水性;溶剂置换法不能完全避免膜收缩,从而直接影响膜孔结构和透气性能.物理后处理方法可显著提高膜透气性能,氮气通量为8.62 m3/(m2.h),孔隙率为63.31%,膜断裂强度可达到1.64 cN/Tex,膜断裂伸长率为79.10%.

膜蒸馏用超疏水PVDF纳米纤维膜的制备和性能研究

采用静电纺丝法制备聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,并以此膜和和商品膜HVHP4700为基膜,通过在其表面先覆盖二氧化钛、再覆盖十二烷基三氯硅烷进行改性,得到超疏水表面。对改性后的超疏水纳米纤维膜进行了表征和性能评价、膜蒸馏实验。结果表明,在较小的纺丝液推注速度下,制备的纳米纤维膜具有较适宜的厚度、孔径、液体入口压力和孔隙率。改性后2种膜的接触角均大于150°,抗润湿性能显著提高。改性前后PVDF纳米纤维膜的产水通量均高于改性前后的HVHP4700膜,4种膜的产水电导率均低于5μS/cm,脱盐率高于99.99%。

一种用于从水中分离挥发性有机化合物的疏水性渗透汽化中空纤维复合膜(英文)

研制出一种名为VOC -SEP2 0 0新型中空纤维疏水性复合膜 ,并考察了这种复合膜从水中分离BTEX(苯、甲苯、乙苯和二甲苯 )的性能 .这 4种芳香碳氢化合物是工业有机废水中的一组有代表性的污染物 ,本研究的最终目的是想从现实的工业废水中回收这些化合物 .采用料液在纤维中孔流动的方式 ,系统考察了进料液流速、操作压力、温度和进料液浓度对膜分离效率及膜性能的影响 .结果显示 ,随着进料液流速的提高 ,BTEX的通量随之增大 .这是由于随着进料液流速的提高 ,浓度极化的影响会减少 ,同时BTEX和水的分离因子会有显著增大 .结果还显示 ,膜的性能随膜横向的驱动力降低而提高 ,其最佳的渗透压范围是 10 .7～ 13.3kPa(即 80～ 10 0mmHg) ,此时BTEX通量达到最大平稳值 ,同时水的通量最小 .提高渗透压可减少操作费用 ,同时可增强分离效果 .和预期的情况一样 ,BTEX和水的渗透通量都随着温度和进料浓度的提高而增大 ,但再进一步提高浓度和温度 ,则对水通量不产生影响 .水通量在初始阶段的增加可以归因于膜的溶胀 ,水通量不再随温度和浓度的进一步升高而增加 ,可以归因于水分子的聚集与膜的溶胀达到了平衡 .

金属基底上高疏水性PVDF多孔膜的制备及性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)/二甲基乙酰胺(DMAc)-正辛醇/水为制膜体系,以腐蚀的合金铝板为制膜基底,采用非溶剂致相转化法制膜,考察了粗糙金属基底对PVDF膜结构、性能及其结晶行为的影响。结果显示,金属基底的粗糙微结构对膜的锚固约束不仅减慢了溶剂-非溶剂的传质速率,而且对膜底面有诱导结晶效应;与在光滑基底上所制的PVDF膜相比,其膜底面的结晶度与表面粗糙度均增大,水接触角可达133°,且疏水性能稳定;与在砂纸基底上制备的高疏水PVDF膜相比,其气通量和机械强度均有提高。

利用聚合多巴胺及PEG对PVDF中空纤维膜进行表面功能化的研究

通过涂覆多巴胺对PVDF中空纤维膜进行亲水改性,并利用聚合多巴胺(PDOPA)的强附着性进一步进行氨基聚乙二醇(mPEG-NH2)接枝改性,实现微滤膜表面功能化.实验研究了不同反应条件下涂覆和接枝效果,并以乳化油溶液进行过滤对比分析.实验结果表明,经过480min多巴胺涂覆改性,PVDF中空纤维膜亲水性能提高,接触角由原膜的84.9°降低为50.1°,膜表面水滴渗透速度加快;涂覆时间影响膜的纯水通量,30min涂覆时间,纯水通量较原膜提高6.4%;过滤乳化油废水时,改性后的膜通量衰减速率减缓,稳定通量增加,抗污染性能提高.在PDOPA涂覆改性膜基础上进行mPEG-NH2接枝后,亲水性进一步提高,乳化油去除率提高13%.通过多巴胺涂覆与mPEG-NH2接枝,均有效提高了PVDF中空纤维膜在处理乳化油方面的性能.