Pb^(2+)印迹杂化膜的制备、表征及其吸附性能研究

以壳聚糖、钛酸正四丁酯等为主要原料,通过分子印迹技术制备了Pb2+印迹杂化膜,并利用红外光谱、TGA对印迹杂化膜的结构进行了表征.研究了溶液中Pb2+质量浓度、pH、温度三个因素对印迹杂化膜吸附性能的影响,结果表明:Pb2+质量浓度为100 mg/L时,pH=3.5左右,温度60℃的条件下,该印迹杂化膜对Pb2+有良好的吸附能力.

壳聚糖-沸石杂化膜的制备及其对Pb^(2+)吸附性能的研究

制备了壳聚糖-沸石杂化膜,对其进行热重和扫描电镜表征,就壳聚糖-沸石杂化膜对Pb2+的吸附行为进行了探讨.沸石的加入使壳聚糖膜产生了孔穴,增大了比表面积,提高了吸附性能.实验结果还表明沸石与壳聚糖质量比4∶5为最佳配比,吸附的最佳溶液pH为5.0,温度对吸附作用的影响比较小.壳聚糖沸石杂化膜对Pb2+的吸附符合Langmuir吸附等温线方程.

Cu^(2+)印迹杂化膜的制备、表征及其吸附特性优化

以壳聚糖/TiO2杂化材料为功能基体,采用分子印迹技术制备了Cu2+印迹杂化膜,并利用红外光谱分析对其进行了表征.吸附选择性研究结果表明:在含等浓度Cu2+、Zn2+和Pb2+的水溶液中,印迹杂化膜表现出对Cu2+具有良好的吸附选择性.通过SAS软件对印迹杂化膜吸附Cu2+的吸附条件进行优化,结果表明最佳吸附条件为:pH约3.6,铜离子浓度99 mg/L,温度60℃,理论吸附率最大响应值为88.97%.

ZIF-8基杂化膜的制备及其对水中金属离子的吸附

采用溶胶-凝胶法制备了沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8),在此基础上制备了ZIF-8基杂化膜,采用XRD、FTIR、SEM和EDS等手段对其进行了表征,考察了杂化膜在单金属离子溶液及Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cr^(3+)混合溶液中对金属离子的吸附效果。结果表明:在单金属离子溶液中,杂化膜对Pb^(2+)的吸附量最大;在混合溶液的竞争性吸附中,杂化膜D30(ZIF-8质量分数30%)室温下对Cu^(2+)吸附效果最好,对Cr^(3+)吸附效果略差,而对Pb^(2+)吸附效果更差,显示一定的优先吸附选择性。杂化膜D30对Cu^(2+)的吸附适合采用Lagergren准一级动力学模型进行描述,该吸附是一个吸热过程,可自发进行。

添加剂PEG对PVDF/SiO_2杂化膜性能的影响

在PVDF/SiO2体系中添加了PEG,利用浸没沉淀相转化法制备了PVDF/SiO2杂化膜,并对膜性能进行测试,采用SEM观察膜表面与断面的微孔结构.结果表明:铸膜液中加入PEG,促进了SiO2在PVDF体系中的分散,增加了界面微孔数量,该膜试样在保持较高截留率的情形下,水通量得到了一定程度的提高.SEM断面照片显示,在PVDF/SiO2体系中加入PEG,制备的PVDF/SiO2杂化膜试样中大孔的数量增多,而且孔壁上细小微孔数量也增多.

表面修饰的有机-无机杂化微孔SiO_2膜的制备及氢气分离性能

采用苯基三乙氧基硅烷(PTES)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了苯基修饰的有机-无机杂化SiO2膜材料.通过N2吸附、视频光学接触角测量、热重分析和红外光谱对膜材料的孔结构和疏水性能进行了表征,并深入研究了膜材料的氢气渗透和分离性能.结果表明,修饰后的膜材料具有微孔结构,孔径集中分布在0.4～0.6 nm.在温度为40℃,湿度为70%～80%的水热环境下陈化30 d后,膜材料仍保持微孔结构.苯基修饰后膜材料具有疏水性,当n(PTES)/n(BTESE)=0.6时,膜材料对水的接触角达到(125±0.4)°.氢气在膜材料中的输运遵循活化扩散机理,300℃时,膜材料的H2渗透率达到8.71×10-7mol.m-2.Pa-1.s-1,H2/CO2的理想分离系数达到5.53.

聚偏氟乙烯/TiO_2杂化膜的结构与性能研究

采用溶胶-凝胶原位共混法制备了含不同量TiO2溶胶的聚偏氟乙烯/TiO2杂化膜,并借助X射线衍射(XRD)、扫面电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR),从力学性能、水通量、牛血清蛋白截留率、孔隙率和接触角等方面对膜的结构和性能进行了表征.结果显示,掺入适量的纳米TiO2溶胶不仅明显地改善了PVDF膜的微观结构,而且其亲水性、力学性和水通量等性能也获得了提高.

溶胶凝胶壳聚糖/二氧化硅杂化复合膜固定辣根过氧化酶的H_2O_2电化学生物传感器的研制

利用溶胶 凝胶法制备壳聚糖 二氧化硅有机无机复合杂化膜,用于对辣根过氧化酶进行固定,制得测定H2O2的电流型生物传感器。以1mmol/LK4Fe(CN)6作为电子媒介体。研究了各种因素如壳聚糖与二氧化硅的比率、pH、温度、工作电位等对传感器响应电流的影响。计时电流法测定H2O2的线性范围为2.0×10-6～6.8×10-4mol/L,检出限为8.0×10-7mol/L。测得酶催化动力学参数米氏常数Km=0 87mmol/L。用该法对实际样品进行了测定。

TiO_2/PVA杂化膜的渗透蒸发性能及结构表征

通过纳米TiO2粒子填充改性制备了新型TiO2/PVA杂化膜。红外光谱表明纳米TiO2表面的羟基与聚乙烯醇(PVA)链上的羟基存在较强的氢键作用。扫描电镜显示当TiO2的质量分数低于1.5%时,在PVA中分散均匀。X射线衍射显示纳米TiO2的加入降低了膜的结晶度。通过对含水质量分数低于20%的水/乙醇体系的脱水研究了该杂化膜的渗透性能,考察了TiO2粒子填充量、料液质量分数和温度与膜分离性能之间的关系。渗透通量J随着TiO2、水质量分数和温度的升高而增加,分离因子随着温度和水质量分数的升高而下降,在TiO2质量分数为1.5%时分离因子达到最佳值。40℃下分离质量分数85%的乙醇水溶液,分离因子可达1 590,渗透通量为0.049kg/(m2.h)。

杂多酸K7Fe^3＋P2W17O62H2对硫醇—磷脂杂化双层膜通透性的影响

利用涂抹冷冻法制备了硫醇-磷脂杂化双层膜,采用循环伏安和交流阻抗方法,研究了硫醇-磷脂杂化双层膜与杂多酸K7Fe3+P2W17O62H2作用前后通透性的变化.发现该种杂多酸能够诱导硫醇-磷脂杂化双层膜产生一些孔洞,降低了膜电阻,增加了膜电容,也增加了探针Fe(CN)63-/4-与电极的电子传递.同时对产生该现象的机理进行了初步的探讨.

聚醚砜对PES／SiO2杂化膜性能的影响

在PES/SiO2体系中添加PEG,采用相转化法制备了PES杂化膜,测定了PES杂化体系铸膜液的热力学相图、成膜动力学及膜性能。结果表明:与纯PES体系相比,PES/SiO2及在PES/SiO2中添加亲水性的PEG后,PES铸膜液杂化体系的分相曲线均不同程度的向聚合物/溶剂轴移动,分相时所需的凝固浴用量较少,PES体系的成膜速度有所提高。膜断面的SEM照片表明,PES/SiO2/PEG杂化膜具有更大的指状孔及表面微孔。该系列PES杂化膜的水通量和截留率均有不同程度的提高。

PVDF/SiO_2杂化内支撑型中空纤维膜的制备及性能研究

利用涤纶纤维丝(PET)编织管作为内支撑层,将纳米SiO_2添加到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,通过涂覆-浸没沉淀相转化法制得PVDF/SiO_2杂化内支撑型中空纤维膜,考察了铸膜液中不同SiO_2含量对膜性能的影响。结果表明,PET编织管的加入,使中空纤维膜的拉伸强度超过50 MPa。随着纳米SiO_2含量增加,膜的接触角从78.5°降至60.6°,杂化膜的纯水通量增大、孔隙率提高。X射线衍射仪图谱表明,SiO_2的加入未改变PVDF的主要晶型构成。当SiO_2的质量分数为1.5%时,杂化膜的纯水通量达到192.6 L/(m^2·h),孔隙率为68%,拥有了优异的过滤性能。

SiO_2/Nafion杂化膜固定酶的过氧化氢生物传感器

通过溶胶-凝胶技术制备SiO2/Nafion杂化膜并固定辣根过氧化物酶,以杂化膜中Nafion固定的亚甲基蓝为辣根过氧化物酶和玻碳电极间的电子传递介体,制成了电流型过氧化氢生物传感器。探讨了杂化膜的制备条件、工作电位、pH值、温度、干扰物质等对生物传感器的影响。该生物传感器的线性响应范围为1.0×10-6～1.6×10-4mol/L,检出限(S/N=3)为6.0×10-7mol/L,达到95%稳态响应电流用时少于15s。固定化酶对过氧化氢催化反应的米氏常数为1.129 mmol/L。

含TiO_2杂化分离膜工艺污水处理应用研究综述

膜分离技术在污水处理行业中应用广泛,然而膜污染导致膜分离过程成本提高,成为膜分离技术的瓶颈。含纳米TiO_2的有机-无机杂化分离膜具有高亲水性、抗污染性、光催化氧化特性等优良性质,成为有机-无机杂化分离膜领域的研究热点,近年来取得了大量的成果。然而,关于含纳米TiO_2的有机-无机杂化分离膜的研究进展的综述性报道十分缺乏。因此在综述含纳米TiO_2的有机-无机杂化分离膜的相关研究基础上,从杂化分离膜的制备方法、结构、物理化学性能、抗污染性等方面对含纳米TiO_2的有机-无机杂化分离膜进行了梳理介绍。同时认为,克服纳米TiO_2在膜中的团聚和防止纳米TiO_2流失是研究的重要方向。

纳米Al_2O_3溶胶的稳定性及PVDF/Al_2O_3杂化膜的性能研究

以异丙醇铝（AIP）为原料，采用溶胶-凝胶法，制备了纳米氧化铝（A1203）溶胶。研究了酸解剂、酸铝比[n（H＋）／n（Al3＋）]、陈化时间等因素对溶胶粒径和稳定性的影响，得到了制备稳定、透明纳米A1203溶胶的最佳工艺条件，即酸解剂HN03；n（H＋）／n（Al3＋）=0.18～0．25；陈化时间20h。为了改善聚偏氟乙烯（PVDF）膜的性能，通过PVDF与AIP的原位聚合，制备了不同PⅥ）F含量的PVDF／A1203杂化膜。采用扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、红外光谱（FI-IR）、差示扫描量热法（DSC）、热失重分析（TGA）等手段对膜的结构和性能进行了表征。结果表明：杂化膜的纯水通量随着PVDF浓度的增大呈下降趋势，截留率则随着PVDF浓度的增大逐渐升高；AIP的加入使得杂化膜两相之间存在键合，可以增强Al2O3和PVDF之间的化学连接，从而提高杂化膜的亲水性和机械强度；添加AIP后，杂化膜的热分解温度向低温移动，即杂化膜的热稳定性下降；而AIP对PVDF膜的熔点影响不明显。

Al_2O_3/PVDF杂化膜的制备及凝胶相变过程的研究

利用乙烯基三甲氧基硅烷为偶联剂,异丙醇铝(AIP)为无机前驱体,与KOH甲醇溶液改性的聚偏氟乙烯(PVDF)混合形成铸膜液,通过相转化法制备具有化学键相结合的Al2O3/PVDF杂化膜。研究了杂化制膜液体系相行为及凝胶沉淀过程动力学过程,探讨了AIP对杂化膜结构和性能影响的机理。结果表明:加入AIP后,铸膜液的粘度增加,且AIP含量的增加会改变铸膜液体系的相平衡关系,使其成为热力学不稳定体系,降低其对非溶剂的容纳能力,从而加速铸膜液的凝胶化过程。凝胶化初期成膜过程胶凝速度最快,之后随时间的延长而逐渐减慢。不同的铸膜液体系的胶凝速度不同。随着AIP含量的增多,凝胶速度增加,体系发生相分离的速度变快,但当AIP含量达到20%时,凝胶速率反而下降。

相转化结合溶胶凝胶法制备PVDF/SiO_(2)杂化微孔膜

采用溶胶凝胶结合相转化法制备PVDF/SiO_(2)杂化微孔膜,通过TEOS溶胶凝胶原位生成SiO_(2)实现其纳米分散,同时与直接添加纳米SiO_(2)方式进行对比。在铸膜液体系热力学相图绘制基础上,选取最佳热力学制膜条件,结合膜结构和形貌分析、热分析和拉伸性能分析。结果表明,TEOS的成核作用更好,其凝胶过程会促进微孔的形成,得到双连续的蜂窝状微孔结构。当PVDF质量分数为15%,TEOS质量分数为1.0%时能得到最优的复合膜,其耐热性及力学性能得到提高,拉伸强度可达到12.3 MPa,断裂伸长率为245%。

溶液共混法制备PMMA-Fe_2O_3杂化膜的研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA),α-Fe2O3纳米材料为原料,丙烯酸(AA)为交联剂,采用溶液共混法制备了PMMA-Fe2O3杂化膜。用IR,TG-DTA和SEM对杂化膜进行了测试,结果表明:PMMA通过-COO-Fe键与Fe2O3发生杂化,α-Fe2O3以10 nm^60 nm的形式分散在膜中。杂化膜的附着力、硬度、冲击强度、热稳定性明显优于纯PMMA。杂化膜具有良好的柔韧性和耐溶剂性能,其光泽度随搅拌时间的延长而增加。

耐溶剂PI/TiO2杂化超滤膜的制备及性能分析

以均苯四甲酸酐(PMDA)、4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为单体,N,N’-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,聚乙二醇-400和纳米二氧化钛(TiO2)为添加剂,水为凝胶剂,通过浸没沉淀相转化和化学亚胺化制备聚酰亚胺/纳米二氧化钛(PI/TiO2)杂化超滤膜。考察了添加剂用量对PI/TiO2杂化超滤膜纯水通量、截留率、耐溶剂性能的影响。红外光谱(FT-IR)分析结果表明,所制备的膜为聚酰亚胺膜且纳米TiO2粒子成功引入到膜中;扫描电镜(SEM)分析结果表明,添加剂用量调节了膜表层的致密性和支撑层的连通性。PEG-400、纳米TiO2质量分数分别为10%、0.2%时,PI/TiO2膜的纯水通量达到120.28 L/(m^2·h),卵清蛋白的截留率达到97.31%。在11种有机溶剂中浸泡15 d后,PI/TiO2杂化膜仍具有良好的耐溶剂性能。

新型壳聚糖/DNS杂化材料的制备及对重金属Pb^(2+)的吸附性能研究

在乙醚介质中,通过丁二酸酐与γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性后的纳米SiO2(即可分散的纳米SiO2,简称DNS)反应,合成了羧基化的DNS,经过壳聚糖与羧基化的DNS脱水生成酰胺的过程,制备了壳聚糖/DNS杂化材料。通过红外光谱、扫描电镜和热重分析对杂化材料进行表征。研究了壳聚糖及杂化材料微粒吸附Pb2+时pH值、时间、用量对吸附量的影响,结果表明其吸附最佳条件为:pH=5,吸附时间为120min,吸附剂的投加量为0.1g。杂化材料与壳聚糖同样具有甚至更强的吸附Pb2+的能力,其吸附量可达0.9377mmol.g-1。