DCMC/PEI涂层改性PVDF超滤膜的分离和抗污染性能研究

为了减轻膜污染和提高膜的分离性能,采用一步沉积法将双醛羧甲基纤维素(DCMC)和聚乙烯亚胺(PEI)涂覆在聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的表面.DCMC上的醛基可以和PEI上的氨基在膜表面发生席夫碱反应,形成化学交联.与纯PVDF膜相比,DCMC/PEI涂层改性膜具有更高的亲水性(水接触角<40°)和收缩的孔径(平均孔径≈20.32 nm).以腐殖酸(HA)、牛血清白蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)为代表,研究DCMC/PEI涂层改性膜的分离和抗污染性能.涂层膜对HA、BSA和SA具有超过93%的截留率和通量恢复率(FRR),相比原PVDF膜提升了38%.这种兼具高分离和抗污染性能的纤维素涂层膜,为废水净化提供了新的思路.

严重污堵的PVDF超滤膜的清洗

运河边上的工业区热电厂,化学水处理的PVDF(聚偏氟乙烯)超滤膜设备受到严重的污堵。采用原设计清洗方式膜通量恢复率只能达到31%,而且运行两天后,跨膜压差又快速上升。通过对膜拆解后,做小型试验,经过杀菌浸泡,柠檬酸浸泡,气力反洗,水冲洗,通过显微镜观察膜丝表面和内部污染残留量。再经过反复的工序清洗,使膜的污染物全部除去,此种方法是可行的。再运用到设备,经过反复的浸泡清洗,使设备膜通量恢复到98%,跨膜压差也基本到达初始跨膜压差。

双凝固浴条件下TiO_(2)/PVDF-g-PEGMA/PVDF膜的制备及性能

将TiO_(2)和两亲聚合物PVDF-g-PEGMA一起加入铸膜液中,以乙醇溶液为第1凝固浴,利用其较高的成孔能力使改性膜表面生成大量孔洞,之后将改性膜放入第2凝固浴中,利用NaCl溶液对膜孔生长的抑制作用,制备孔隙率高、孔洞较小的亲水性TiO_(2)/PVDF-g-PEGMA/PVDF超滤膜。试验结果表明,第1凝固浴乙醇溶液质量分数为20%时,随着第2凝固浴NaCl溶液浓度的升高,α晶相的生长受到抑制,β晶相数量占比增大,表面粗糙度出现下降,改性膜的抗污染性能增强。试验中,m^(2)凝固浴条件(20%乙醇溶液,20 g/L NaCl溶液)下制备的改性膜性能最好,孔隙率达到1.94%,海藻酸钠截留试验中膜通量和截留率分别为288 L/(m^(2)·h)和68.08%;跨膜压力为10 psi(0.07 MPa)时的纯水通量和通量恢复率分别为1862 L/(m^(2)·h)和76.25%,较M0(仅20%乙醇溶液)均有所提高,trade-off效应得以缓解,牛血清蛋白吸附量下降到961.56μg/cm^(2),抗污染性能升高。

聚多巴胺涂覆LDH/PVDF改性膜的制备及性能测试

聚偏氟乙烯(PVDF)具有特殊的疏水性,在分离废水的过程中,污染物覆盖膜表面并堵塞膜孔会导致膜的渗透性能下降。使用浸没沉淀相转化法,通过调整水滑石(LDH)添加剂的配比和改性膜浸泡在含有盐酸多巴胺缓冲溶液中的时间,制备了LDH/PVDF改性膜及聚多巴胺(PDA)涂覆LDH/PVDF改性膜。测试了改性膜孔隙率、平均孔径、水通量、截留率、接触角、抗污染性等性能的变化。结果表明:当LDH添加量为3%时,孔隙率最大,比纯膜提升15.35%,平均孔径增加8.48 nm;膜通量最大为943.22 L·m^(-2)·h^(-1),比纯膜增加了382.95 L·m^(-2)·h^(-1),膜孔中污染物沉积减少,可逆污染占比升高,抗污染能力最强,清洗后通量恢复率为81.5%,相比纯膜M0提升了34.2%。

环糊精接枝PVDF超滤膜去除染料废水研究

针对水资源污染和短缺的问题,以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)和羟丙基-β-环糊精为原料,采用非溶剂共诱导相分离法和化学接枝法制备了具有吸附功能的PVDF超滤膜,并用于吸附去除染料废水中的双酚A、2-萘酚以及酚酞和阳离子红染料(BR13)。结果表明,具有吸附功能的PVDF超滤膜对双酚A和2-萘酚的吸附主要是满足Langmuir等温吸附模型和伪二级动力学方程。同时,膜能通过筛分机理去除蛋白质,选择性分子识别去除双酚A和2-萘酚,其去除率分别是53.81%和64.50%。此外,还能有效去除酚酞和阳离子红,使溶液变得澄清。该研究为分离膜从水中去除小分子有机化合物提供了参考,并为制备新型功能化分离膜提供了新的思路。

PVDF/EVOH共混膜制备及其抗污染特性的分析

用相转化法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行了乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)共混改性,系统考察PVDF/EVOH共混比和凝胶浴温度对共混膜性能的影响.并使用原子力显微镜(AFM)胶体探针定量测定了共混改性前后,亲/疏水性污染物与膜之间作用力的变化特点,结合宏观过滤实验解析添加EVOH对PVDF抗污染性能的影响.结果表明:PVDF/EVOH相容性最佳的共混比为9∶1.与纯PVDF膜相比,PVDF/EVOH共混膜的亲水性明显提高.共混膜的亲水性及拉伸强度随着凝胶浴温度的增大而增大,但是纯水通量随着凝胶浴温度的增大而减小.主要是因为高凝胶浴条件下膜表面有致密的皮层形成。膜-污染物间作用力及污染试验表明,添加EVOH后有效降低了膜-污染物间的相互作用力及相应的膜污染速率,表明了EVOH的引入能有效改善了膜的抗污染性.

海藻酸及腐殖酸共存对PVDF超滤膜的污染行为

为了揭示有机物对PVDF超滤膜的污染行为,选用典型亲/疏水性有机污染物海藻酸(SA)及腐殖酸(HA),采用原子力显微镜结合自制的PVDF膜材料探针和污染物探针定量测定了PVDF-污染物及污染物-污染物间的作用力,并进行PVDF膜污染试验和污染物去除效果分析.结果表明:亲水性SA-PVDF及SA-SA之间的作用力皆大于疏水性HA-PVDF及HA-HA间的作用力,且SA污染膜的通量衰减速率与衰减幅度明显大于HA污染膜,说明了亲水性有机物是引起PVDF超滤膜污染的优势污染物.HA/SA混合污染物试验表明,膜污染行为与混合污染物中优势污染物的含量密切相关;与单种污染物的膜污染行为相比,混合污染物间不存在明显的协同作用促进膜污染.此外,污染物的去除率与相应微观作用力大小及膜污染速率成正相关关系.

受污染PVDF超滤膜清洗方法研究

以PVDF超滤膜为研究对象,通过对受污染膜丝经水洗、碱浸泡(次氯酸钠和氢氧化钠混合)、酸浸泡(柠檬酸)、纯水浸泡清洗流程及经水洗、碱浸泡(次氯酸钠)、酸浸泡(柠檬酸)、超声清洗、纯水浸泡清洗流程的比较,探讨PVDF超滤膜的清洗方法.结果显示:PVDF膜经氢氧化钠浸泡后膜丝颜色发生明显变化,而经水洗、碱浸泡(次氯酸钠)、酸浸泡(柠檬酸)、超声清洗、纯水浸泡清洗后,膜丝颜色正常,膜通量恢复率可达到90%,且通过电镜观察,清洗后的膜丝表面及内部孔径基本没有污染物存在.此种清洗方法可以作为受污染PVDF膜的清洗方法.

PVDF/SiO_2超滤膜抗污染特性的微观作用力分析

以无机纳米粒子（SiO2）与PVDF共混,使用相转化法制得无机-有机平板超滤膜.考察了SiO2含量在1%～3%（质量分数）范围内对PVDF超滤膜的接触角、膜平均孔径及渗透性能的影响.以BSA为标准污染物,通过过滤实验评价了SiO2改性后的PVDF超滤膜的抗污染行为.通过探针修饰,以原子力显微镜（AFM）检测技术定量分析了膜污染过程中膜面与污染物相互间的微观作用力.结果表明,添加SiO2能有效改善PVDF超滤膜的亲水性能,影响膜平均孔径和渗透性能.SiO2质量分数为1%的改性超滤膜（P1膜）孔径最大,接触角最小且渗透性能最佳,膜表面和断面微观结构的SEM表征结果也进一步证实了上述结论.膜污染评价结果显示,在BSA过滤过程中,P1膜通量衰减速度慢、清洗恢复率高,抗污染性能较好.AFM数据显示,膜面与BSA间的粘附力随膜的亲水性增大而下降,并随着污染物在膜表面的累积程度逐渐下降.初步说明膜与BSA间的微观作用力是导致膜污染发生的主要原因,SiO2的添加能够有效降低膜的初期污染进而提高膜抗污染性能.

纳米Al_2O_3改性PVDF超滤膜的制备及其抗污染性

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的水通量和抗污染性能,以无机纳米氧化铝粒子作为添加剂与PVDF共混,采用相转换法流延成膜.用接触角测定仪测得膜与水的接触角用以表征膜的亲水性的变化;用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察膜的表面孔分布和断面孔的结构及纳米颗粒在膜中的分散情况;采用万能电子试验机(W-56)强度测定仪测定膜的机械性能;利用杯试超滤装置对改性膜的抗污染性能进行研究,并对污染膜上的污染物进行了气相色谱和质谱分析.结果表明,纳米Al2O3的加入量(质量百分比)为2%时,改性膜具有较好的水通量、强度和抗污染性能;纳米Al2O3的加入没有改变膜的微观结构.改性膜在保持PVDF有机膜原有特性的基础上,通过改善PVDF膜的表面亲水性而使其通量和抗污染性能得到增强.

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜制备及分离性能

用N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸钠(EDTS)对氧化石墨烯进行修饰,制备出亲水的EDTS-GO纳米复合物。然后通过共混的方式将EDTS-GO添加到PVDF中,制备出EDTS-GO改性PVDF超滤膜。接触角分析和红外光谱结果表明,在相转化过程中EDTS-GO转移至膜表面,PVDF膜表面的亲水性增强。系统考察了不同EDTS-GO添加量对膜性能的影响。膜性能测试表明,随着EDTS-GO添加量的增加,PVDF膜的纯水通量先增大然后降低,当添加量为0.5%时,纯水通量达到最大值,711.2 L·(m2·h)-1。此外,抗污染实验表明,EDTS-GO改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能。

添加剂对PVDF平板超滤膜性能和结构的影响

分别以无水氯化锂(LiCl)、磷酸(H3PO4)为添加剂,采用正交试验设计方法优化PVDF平板超滤膜制备条件。以去离子水为凝胶浴,考察了聚合物浓度、溶剂种类、添加剂含量对超滤膜平均孔径、孔隙率等膜结构特征及膜纯水通量、BSA截留率的影响。结果表明,对于LiCl体系,影响膜孔隙率的制膜条件是:LiCl浓度>溶剂种类>PVDF浓度,制膜液组成为12%PVDF/DMAC/5%LiCl时孔隙率最高,达到86.42%;对于H3PO4体系,影响膜孔隙率的制膜条件是:溶剂种类>H3PO4浓度>PVDF浓度,制膜液组成为15%PVDF/NMP/5%H3PO4时孔隙率最高,达到85.86%;对于LiCl和H3PO4体系,影响膜孔径的因素均为:PVDF浓度>溶剂种类>添加剂浓度,最大孔径下的最佳制膜液组成为12%PVDF/NMP/3%添加剂。研究得出LiCl体系和H3PO4体系的最佳组合分别为18%PVDF/NMP/3%LiCl和15%PVDF/NMP/5%H3PO4。

纳米Al_2O_3改性PVDF超滤膜处理含油污水研究

在有机高聚物聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中加入适量无机纳米Al2O3,采用相转化法合成无机改性有机超滤膜。改性PVDF膜的亲水性得到显著改善,进而提高了其通量和抗污染性能。用改性纳米Al2O3-PVDF管式膜装置处理含油污水,出水含油质量浓度0.2 mg/L,悬浮固体质量浓度为0.2 mg/L,TOC去除率达98.86%,COD和浊度的去除率均达90%以上,粒径中值小于2μm。研究表明,改性膜处理含油污水的出水指标均高于未改性膜。用扫描电镜对PVDF膜改性前后的污染情况进行观察和分析,并用不同的洗液对污染膜进行清洗,表明纳米Al2O3的加入明显改善了PVDF膜的抗污染性。用1%OP-10(pH值为10)表面活性剂洗液反冲洗,可使改性膜的通量恢复率达100%。

多元共混PVDF超滤膜的结构和性能研究

根据铸膜液粘度、凝胶点温度及相转化动力学行为,结合SEM和AFM技术及泡点压力、亲水接触角等检测手段,考察了PVDF/DMAc体系中,共混添加PVA、PMMA、PVP及其组合对相转化进程及膜结构参数和性能等的影响。结果显示,PVA和PM-MA共混PVDF铸膜液的粘度和凝胶点升高,导致延迟分相并减缓了相分离及固化速度,膜内部大孔和海绵结构相互贯穿,膜亲水性较好。PVP和PMMA共混PVDF体系发生瞬时分相,液-液分相与液-固分相同时并存,膜内部大孔通透,支撑层致密,分离性能优良。PMMA能有效改善三元共混膜表面的粗糙行为。

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。

ZrO_2/TiO_2/PVDF超滤膜的制备与性能研究

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜亲水性的不足,试验采用相转换法掺杂共混制备了含不同质量配比的纳米二氧化锆(ZrO2)粒子和纳米二氧化钛(TiO2)粒子的PVDF杂化膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和热重分析仪对PVDF纯膜和PVDF杂化膜的结构和性能进行了表征及测试,并考察了两种无机纳米粒子添加量及添加比例对PVDF杂化膜膜通量的影响。结果表明:当添加纳米粒子的总质量分数为1%、且ZrO2与TiO2两种纳米粒子的质量比为1∶1时,PVDF杂化膜的膜通量是PVDF纯膜的1.43倍;纳米粒子的加入改善了PVDF膜的亲水性,且在一定程度上提高了PVDF膜的热稳定性。

PVDF/PS共混超滤膜的研究

研究了ＰＶＤＦ与ＰＳ的不同溶混性。分析了聚合物溶混程度变化及工艺条件改变对膜形态结构及使用性能的影响。实验结果表明，ＰＶＤＦ和ＰＳ属部分溶混体系，由这种溶混体系制成的超滤膜水通量有较大幅度提高。

小孔径PVDF超滤膜的研制

本文主要研究了高通量小孔径ＰＶＤＦ超滤膜。分析了溶剂体系、添加剂种类、无机盐含量及第二组分ＰＭＭＡ等对膜性能的影响，实验结果表明，选择合适的溶剂体系和致孔剂，可制得高通量的致密小孔径ＰＶＤＦ超滤膜，同时，在ＰＶＤＦ膜中共混入少量与之相容的ＰＭＭＡ可显著改善该类膜的亲水性，进一步提高膜的水通量。

UiO-66改性PVDF超滤膜的制备及亲水性

为了改善聚偏氟乙烯(PVDF)的亲水性和力学性能,将UiO-66与PVDF共混,采用溶液致相分离法制得共混超滤膜;考察了不同含量的UiO-66纳米粒子对PVDF超滤膜的纯水通量、亲水性、截留率、力学性能等的影响,并利用扫描电子显微镜观察超滤膜的形貌,通过X射线衍射仪表征了UiO-66在超滤膜中的存在状态和晶体结构,通过拉伸测试仪和接触角测量仪分别表征了超滤膜的力学性能和膜表面的亲水性。结果表明:在UiO-66的质量分数为1.67%时,膜的性能最优,与原膜相比,纯水通量提高了6倍,约达到120 L/(m^2·h);对BSA的截留率提高了11.53%,约达到95.16%;水接触角降低了24°,达到68°;拉伸强度提高了2.2倍,约为4.13 Mpa。

溶剂种类对PVDF超滤膜结构和性能的影响研究

选用不同种类的溶剂以L-S相转化法制备PVDF超滤膜,讨论了不同溶剂种类对膜结构和性能的影响.研究表明,仅仅考虑以热力学参数来预测或解释得到的最终膜结构和性能都是不充分的,必须考虑成膜的动力学过程.采用的4种溶剂所制备的PVDF超滤膜的纯水通量与相互扩散系数之间有很好的关联性,其通量顺序为DMSO>NMP>DMAC>DMF,即随着溶剂与水的相互扩散系数的增大,膜的纯水通量减小;膜的SEM照片显示,对PVDF膜而言,纯水通量不仅仅取决于皮层的孔隙率,也可被认为是亚层形态的显示.同时还采用了两种复合溶剂NMP/THF,NMP/AC制备PVDF超滤膜,考察了由于溶剂与水的亲合性变化而导致的膜性能和结构的变化,结果表明,随着溶剂中丙酮和四氢呋喃的浓度增加,复合溶剂与水的亲合性降低,膜的纯水通量下降,膜变得更加致密小孔,膜的SEM照片也证明了这点.