基于LBL技术组装的渗透汽化聚电解质复合膜

综述了近年来采用层层静电吸附(LBL)技术组装的聚离子复合物渗透汽化膜的研究进展.对支撑体荷电处理方法进行了分类,讨论了聚离子派对、选择原则及自组装条件,并就LBL技术组装聚电解质复合物的一些发展动向提出了建议.

LBL技术改善薄膜性能的研究进展

在塑料薄膜上将高分子和各种功能的无机纳米粒子通过层层吸附自组装技术进行组装,制备厚度可控和稳定性好的有机/无机纳米涂层,可大幅度提高薄膜的性能。本文介绍了LBL技术制备纳米涂层对塑料薄膜阻隔性和抗菌性的影响,并对利用LBL技术改善薄膜性能的发展趋势做了展望。

用生长/氢等离子体交替处理堆积层表面技术制备微晶硅薄膜

利用HW-MWECR CVD系统,用氢等离子体处理间隙生长堆积层表面技术,制备了一系列不同厚度的μc-Si：H薄膜.发现,当薄膜厚度在0.55μm以下时,样品具有较为典型的非晶硅特征,光电导衰退率很大;当薄膜厚度为0.60～0.70μm之间时,样品兼备非晶和微晶的特点,在这一厚度范围内,光电导随薄膜厚度变化非常敏感,光电导衰退率较小;当薄膜厚度为0.80μm以上时,薄膜表现为明显的微晶硅性质,其光电导衰退率很小,通过模拟光照53.5h,其光电导几乎不变化.

聚丙烯腈超滤基膜的水解改性

通过在不同水解程度的PAN基膜上组装聚电解质复合物膜，发现PAN基膜水解程度对聚电解质复合物膜的渗透汽化性能有重要影响．基于此，对PAN超滤基膜的碱性水解条件进行了筛选．通过对不同水解条件下改性前后基膜通量、截留率的测定，确定较为适宜的水解条件：NaOH浓度2mol／L，水解温度60～70℃，水解时间1h．润湿角和红外光谱检测证实，改性后基膜表面亲水性和荷电性增强利于后续的聚电解质复合物膜组装．此外，采用不同的碱性水解剂对PAN超滤进行水解，发现碱性越强的水解剂，PAN基膜水解程度越高．实验结果对改进PAN超滤膜亲水性，改变超滤膜的截留率和对荷负电溶质的耐污染性有所参考．

胶束增强型聚电解质微胶囊的制备

采用杂化碳酸钙微球作为模板,利用LbL技术,选择聚苯乙烯磺酸钠(PSS),烯丙基胺的盐酸盐(PAH)和二烯丙基二甲基胺盐酸盐(PADA)聚电解质,分别组装了PAH/PSS(弱/强)聚电解质胶囊和PADA/PSS(强/强)聚电解质微胶囊.除去模板后得到了球形良好、分散均匀的聚电解质微胶囊.研究结果表明,利用杂化碳酸钙微球作为聚电解质微胶囊的模板,得到的微胶囊的囊壁厚而致密,同时,由于组装采用的聚电解质的种类不同,囊壁的微观形貌有较大差异.

胶束增强型聚电解质胶囊对罗丹明B的包埋和释放

研究了胶束增强型的聚电解质胶囊对正电荷小分子罗丹明B的包埋和释放情况.胶囊对正电荷水溶性物质罗丹明B的包埋动力学和包埋量的研究结果表明,这种胶束增强型聚电解质胶囊能够快速而高效地包埋水溶性物质.释放研究结果表明,胶囊在不同的pH条件下的释放行为有一定的区别,但趋势相同,分为突释区、释放诱导区、快速释放区和缓释区,呈现多区释放,前期胶囊的突释现象相当明显.同时,盐离子的浓度对胶囊的释放行为影响不大.

PAN／PEI／PAA复合膜组装及其渗透汽化性能

为了制备高性能的渗透汽化复合膜,采用水解处理后的PAN超滤膜作为基膜,通过静电层层吸附聚电解质PEI/PAA组装渗透汽化复合膜,研究了基膜水解条件对复合膜渗透汽化性能的影响,确定适宜的水解条件为温度65℃,碱液浓度为2mol/L,时间为60min;并且对制膜过程进行优化,采用未质子化的水解后基膜,选用乙醇作为PEI溶剂;同时,考察了渗透汽化过程中,操作条件以及不同醇/水分离体系对复合膜分离性能的影响.结果表明,醇类物质分子量越高,复合膜渗透汽化性能越好.当进料液为70℃的质量分数为95%的异丁醇/水溶液时,透过液中水的质量分数可达98.26%,渗透通量为346g/(m^2·h).

胶束增强型聚电解质胶囊的结构研究

研究了胶束增强型聚电解质(PAH/PSS和PADA/PSS)胶囊在不同溶液环境中的形貌变化,发现这种新型的胶囊具有迥异于传统聚电解质胶囊的囊壁结构;研究了二维聚电解质复合膜与模板溶解液中嵌段共聚物PS-b-PAA胶束之间的相互作用,发现胶束层可以通过静电力与聚电解质胶囊囊壁相互作用.同时,模拟模板溶出后聚电解质胶囊内部的环境条件,研究了嵌段共聚物胶束在胶囊内部的存在状态及其在透析过程中的变化规律,认为共聚物可以通过疏水作用沉积于聚电解质复合膜的内壁,并通过Ca2+离子的桥联作用稳定,也就是在聚电解质复合膜层基础上又形成了一层胶束层.即这种胶束增强型聚电解质微胶囊的囊壁是由聚电解质层和胶束层所形成的双层结构.用这种双层结构模型,我们合理解释了胶囊在高盐离子浓度下的形貌变化.

微球堆积有机无机复合膜及渗透汽化性能初探

采用分散聚合法制备了聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)微球,考察了温度对微球合成的影响;采用聚乙烯亚胺(PEI)对微球进行氨基化改性,通过层层自组装技术制备了微球堆积有机无机复合膜并对其成膜机理进行了研究;初步尝试了通过动态LbL法在陶瓷支撑体上组装微球堆积有机无机复合膜,复合膜显示了一定的醇水渗透汽化分离性能,在复合层数为7层的情况下,复合膜对95%的叔丁醇/水体系的分离因子α为74,通量J为359 g/(m2·h)(75℃).

单内皮层中空纤维聚离子复合膜的组装及其渗透汽化性能

采用单内皮层中空纤维PAN超滤膜作为基膜,通过动态负压层-层静电吸附法在内皮层上组装聚电解质派对PEI/PAA,制得单内皮层中空纤维聚离子复合膜.研究了支撑层、派对数、负压侧真空度、循环流速等动态组装条件对复合膜渗透汽化性能的影响,考察了复合膜对不同醇/水体系的渗透汽化分离性能.结果表明,当进料液为50℃的质量分数95%异丁醇/水体系时,分离因子达23 731,渗透通量为360.5 g/(m2.h),显示了较好的渗透汽化性能.

共价反应型多层有机-无机复合膜组装及其渗透汽化性能

对共价反应型多层有机-无机复合膜组装及其渗透汽化性能进行了研究.采用经硅烷偶联剂改性后的管式陶瓷膜作为基膜,通过动态层层吸附自组装(layer-by-layer,LbL)技术在管式陶瓷膜内表面分别组装聚丙烯酸(poly acrylic acid,PAA)/聚乙烯醇(poly vinyl alcohol,PVA)/戊二醛(glutaraldehyde,GA),再通过热交联引发层间反应,生成共价键,形成稳定性较强的多层复合分离膜,并将其用于渗透汽化领域.考察了组装层数、复合时间、交联温度和PVA相对分子质量等条件对复合膜性能的影响.结果表明:当组装层数为5层、进料液温度为75℃时,有机-无机复合膜对95%的乙醇/水体系,其透过液水的质量分数为99.5%,渗透通量可达102 g/(m2·h).