Fabrication of Poly(vinylidene fluoride) /Polysulfone Flat Blend Membranes via Thermally Induced Phase Separation Process for Water Treatment

Poly(vinylidene fluoride) /polysulfone(PVDF/PSF) flat blend membrane was prepared via thermally induced phase separation(TIPS) technique.The membrane formation mechanism and membrane structure were investigated and the effects of PSF/PVDF weight ratio on morphology,crystallinity,porosity,and mechanical properties of the membrane were discussed.The relationship between membrane structure and performances,such as pure water flux and the rejection of carbonic black,was also discussed.It was found that solid-liquid(S-L) phase separation occurred for the PVDF/PSF/diluent system.The addition of PSF influences structure and crystallinity of the membrane,which in turn influences mechanical properties and performances of the membrane.The results reveal that it is possible to obtain network structure via S-L phase separation by blending the polymer,which has a partial compatibility with PVDF.

MXene/PVDF复合膜的制备、性能调控及其应用研究进展

二维过渡金属碳(氮)化物(MXene)是一种新型二维碳化纳米材料,具有横向比率大、传输途径短和纳米通道多等独特优点。该文综述了MXene/聚偏氟乙烯(PVDF)膜的制备工艺,并分析了MXene与PVDF膜的电性能、机械性能、热性能、抗菌性能、环境稳定性等性能之间的调控关系;综述了MXene/PVDF复合膜在分离膜、高介电膜、电磁屏蔽膜等领域中的应用进展;最后,对MXene/PVDF膜的发展方向进行了展望:在当前研究阶段中,对PVDF膜进行抽滤处理仍是发挥MXene优异性能的有效途径之一;进一步深入研究MXene对PVDF膜定向调控的多功能性机制,有助于更好地理解MXene与PVDF膜之间的相互作用规律;此外,应该加强应用型研究,形成较完善的实际应用体系,有助于更好地理解MXene/PVDF复合膜的自身性质和性能,推动MXene/PVDF复合膜在各领域的应用研究和实际发展。

PVDF复合膜的制备及其在水处理中的应用研究进展

聚偏二氟乙烯(PVDF)膜具有优异的耐化学性和力学性能,将催化剂固定于膜表面或嵌入膜基质中制成PVDF复合膜,将膜分离和高级氧化技术相结合,不仅解决了膜污染问题,还显著提高了对污染物的去除能力。本文介绍了PVDF复合膜主要制备方法(包括溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、相转化法和表面接枝法)的原理及其优缺点,总结了PVDF复合膜在去除抗生素、染料、重金属以及其他类型污染物中的应用,并指出,PVDF复合膜的规模化生产以及对实际废水的净化是未来其应用研究的重点。

TiO2纳米粒子对PVDF超滤膜的结构与性能影响研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同纳米TiO2溶胶含量的TiO2/PVDF超滤膜,探讨TiO2溶胶及其含量对膜性能及结构的影响,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱和接触角测量仪表征了复合膜的结构。结果表明,经纳米TiO2溶胶改性后,TiO2/PVDF复合膜的孔隙率、接触角和结构等都发生了显著的变化,在TiO2溶胶添加质量分数为4%时条件下,膜的孔隙率为74.5%,水通量为430.6 L.m-.2h-1,截留率为82.5%。

非溶剂致相分离法制备PVDF膜影响因素探究

非溶剂致相分离法作为制备聚偏氟乙烯(PVDF)膜一种常用的方法已得到广泛推广,但因影响其成膜因素诸多,至今没有一种较好的协同效果.作者介绍了不同溶剂、聚合物的浓度、添加剂的种类和浓度、凝胶浴的组成和温度、蒸发时间及后处理等制膜条件对膜的影响,以期为优化制膜工艺提供参考.

γ-Al_2O_3/TiO_2混合纳米粒子改性PVDF超滤膜

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水性和强度,将纳米二氧化钛(TiO2)溶胶和纳米氧化铝(γ-Al2O3)按不同比例与聚偏氟乙烯共混,采用相转化法制得共混超滤膜。考察了不同比例的混合纳米粒子对PVDF超滤膜的纯水通量、截留率、力学性能等的影响。并利用扫描电子显微镜(SEM)观察了膜的表面和内部微观结构,红外光谱分析(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)考察纳米粒子在PVDF基体中的存在状态,通过对复合膜进行拉力测试研究混合纳米粒子对膜力学性能的影响,并使用接触角测量仪测定膜表面和水之间的接触角来定量分析比较膜表面的亲水性。结果表明,γ-Al2O3/TiO2混合比为1∶2时,膜的性能达到最优,孔隙率为74%,水通量为120 L/(m2.h),截留率为93%,拉力最大负荷为35 N,拉伸应变为22%。

射线辐照接枝丙烯酸改性PVDF超滤膜

采用Co-60γ射线共辐照方法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行接枝丙烯酸(AAc)辐照改性,研究了在一定辐照剂量下AAc体积分数对接枝率的影响,以期达到改善其亲水性的目的.试验表明,在吸收剂量为25 KGy时,接枝率在较低浓度时随AAc体积分数的增大而线性增大,AAc体积分数大于0.40后,接枝率基本不再变化;采用表面水接触角、全反射红外光谱(ATR-IR)分析了膜的表面性质及变化,采用扫描电子显微镜(SEM)观测了膜的表面形态.结果表明,辐照改性后膜表面接触角大幅下降,且随接枝AAc体积分数升高而降低;辐照改性后PVDF超滤膜表面膜孔数量减少,纯水通量降低,截留率提高.

PVDF/TiO_2复合平板超滤膜的制备与性能研究

采用自制纳米TiO2溶胶、商品化纳米TiO2粒子溶胶表面涂覆PVDF膜制得PVDF/TiO2复合膜.通过纯水通量、截留率、接触角以及抗污染性能等实验,考察了不同粒径、浓度的纳米TiO2溶胶对PVDF膜性能的影响,并利用FT-IR和SEM表征了该复合膜的微观构造.结果表明:复合膜的分离性能得到提高,且自制纳米TiO2溶胶改性的PVDF膜综合性能较优异,其接触角由改性前的85.0°降至46.0°,并且去离子水清洗50min后,通量恢复率稳定在95%以上;FT-IR分析显示,复合膜表面羟基数有所增加;SEM观察表明,在PVDF膜表面镶嵌和吸附有一定量纳米TiO2粒子使复合膜呈现出良好的抗污染性能.

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。

PVDF膜在碱液下的性能衰减

为了研究聚偏氟乙烯(PVDF)膜在碱液下的性能变化,采用单侧浸润方法对PVDF膜的接触角、临界水入口压力、气体渗透通量、孔径和孔隙率进行了分析.结果表明,当在浓度为1.5 mol/L的碱液中浸润300 h后,PVDF膜表面疏水性下降,膜孔被润湿,传质阻力增大.PVDF膜的疏水性随着碱液浓度的增加而降低.当PVDF膜的浸润时间为150~250 h时,PVDF膜的气体渗透通量和孔径的变化幅度最大.浸润300 h后,PVDF膜的孔隙率增加,传质系数降低,传质阻力增加.随着碱液浓度的增加,PVDF膜的结构性能变化得更为明显.

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。

中空纤维微孔滤膜(PVDF)在发酵行业生产中的应用

介绍了膜分离技术在氨基酸、维生素B12 、抗生素、丙烯酰胺水合液等生产中的应用 ,并着重介绍了聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜在发酵液精制与菌体浓缩中的应用。特别是所采用的TWF双向流工艺流程 ,大大提高了膜的工作效率 ,尤其适用于发酵液等较黏稠液体的过滤与精制。

混合添加剂对TiO_2/PVDF平板超滤膜性能和结构的影响

研究了不同比例的混合添加剂PEG600-LiCl、丙酮-LiCl、丙三醇-LiCl和PVP-LiCl对TiO2/PVDF平板超滤膜性能和结构的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量仪表征了复合膜的结构。结果表明,PEG600-LiCl、丙酮-LiCl、丙三醇-LiCl和PVP-LiCl 4种混合添加剂均可以改善膜性能,其中PEG600-LiCl、丙三醇-LiCl、PVP-LiCl 3种混合添加剂加到铸膜液中,明显改善了PVDF膜表面的亲水性,可以将膜表面接触角降低至55°。当PVP与LiCl的质量比为1:2时,膜的性能达到最优,孔隙率为82.5%,平均孔径为0.1μm,水通量为100.5 L.m-2.h-1,截留率为95.4%。

静电纺PVDF/PAN共混纳米纤维膜对含油污水的过滤性能

制备不同共混比的静电纺聚偏氟乙烯/聚丙烯腈(PVDF/PAN)纳米纤维膜.应用扫描电子显微镜分析膜的表面形态,并测试共混纤维膜的亲水性、孔径及对自制乳化油污水的过滤效率.试验结果表明:随着PAN共混比例的增加,共混膜的纤维直径减小;共混膜的水接触角随PAN共混比例的增加呈明显下降趋势,下降幅度为30°,亲水性改善效果明显;共混膜的平均孔径为0.784~2.070μm;测得共混膜的纯水通量为4 019~5 340L/(m^2·h),约是PVDF商品超滤膜的30倍;共混膜对乳化油的截留率最高达到95.31%,稍小于PVDF商品超滤膜的97%.

聚醚胺D230对聚偏氟乙烯膜表面亲水改性及其油水分离性能

针对聚偏氟乙烯(PVDF)油水分离膜普遍存在分离效果差、易受油污染等问题,受破乳剂多支链聚醚的化学结构和水下超疏油生物表面启发,将具有聚氧丙烯链段的聚醚胺D230引入到PVDF膜表面,构建聚醚胺功能化聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜。首先将PVDF与聚苯乙烯马来酸酐(SMA)共混,采用非溶剂致相转化法制备表面富含酸酐基团的SMA/PVDF膜,然后将膜浸泡于聚醚胺D230溶液中,聚醚胺的端胺基与膜表面的酸酐基团进行表面原位接枝,从而将亲水性聚醚链段固载于膜表面,改善膜表面润湿性和抗污染性。探究聚醚胺D230对膜表面的亲水改性效果及改性膜对含油污水的分离性能。结果表明:随着反应时间延长,膜表面D230的接枝率上升,在最优反应时间9 h下,达到接枝率387.8 mg/g;SMA/PVDF膜表面接枝D230后,膜表面的亲水性显著增强,纯水接触角降低至48.5°,水通量从接枝前的30 L/(m^(2)·h)提高至87 L/(m^(2)·h);D230接枝SMA/PVDF膜表现出水下超疏油特性,其对煤油的水下油接触角达到152°,且对油无黏附性,表现出良好的抗油污性能;D230接枝SMA/PVDF膜对十二烷基硫酸钠(SDS)稳定的煤油/水乳状液具有分离效果,截油率达到99.0%,远高于SMA/PVDF对照膜的60.8%,在油水分离领域具有潜在应用价值。

紫外接枝和界面聚合法修饰的PVDF/PSA耐酸复合纳滤膜的制备及其性能

为解决传统分离膜耐酸性较差的问题,基于紫外接枝和界面聚合法制备了一种耐酸性复合聚偏氟乙烯(PVDF)纳滤膜。首先以自制PVDF超滤膜为基膜,通过紫外接枝聚合将丙烯酸(AA)单体接枝于膜表面,先后与水相单体聚乙烯亚胺(PEI)和油相单体1,3-苯二磺酰氯(BDC)发生酰胺化反应和界面聚合反应,得到具有良好耐酸性的聚偏氟乙烯/聚磺酰胺(PVDF/PSA)复合纳滤膜;采用IR、XPS观察复合膜表面化学结构,采用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察膜表面形貌,分析不同接枝时间、单体浓度和反应时间等对复合膜性能的影响,并在酸性环境下进行分离测试,考察其耐酸性能。结果表明:PVDF/PSA复合纳滤膜的最佳制备条件为PEI和BDC的质量分数分别为2.0%和0.2%,接枝时间15 min,反应时间30 s,所制备的复合膜纯水渗透率为20 L/(m^(2)·h·bar)(1 bar=0.1 MPa,下同),对典型二价无机盐MgSO4和Na_(2)SO_(4)的截留率分别为83.4%和85.6%,对染料活性红2的截留率接近100%;在HCl水溶液(pH=1)中浸泡35 d后,复合纳滤膜表面的接触角基本不变,酸性环境下(pH=1),对二价盐MgSO4和Na_(2)SO_(4)的截留率能保持在70%以上,对活性红2的截留率接近100%,染料分离性能未受到酸处理的影响。

PVDF中空纤维复合膜的制备及其性能研究

研究聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜复合膜的制备与性能.扫描电镜和红外光谱等试验结果表明:聚乙烯醇(PVA)在PVDF中空纤维膜表面与戊二醛发生缩醛化反应,形成了复合膜;浸泡时间、PVA浓度、反应时间、温度等反应条件对于复合膜的性能有着较为明显的影响,随着反应温度的提高、反应时间的延长,缩醛化反应充分,膜通量下降明显,膜截留率升高.

复合PVDF膜材料性能及其MBR处理城市污水的研究

研究了1种异质编织管增强型复合聚偏氟乙烯（PVDF）膜材料的主要性能及其MBR处理低碳氮比城市污水的表现，并与传统PVDF膜材料作了比较。结果表明，复合PVDF膜单根膜丝可承受最大拉力为87N、弹性模量为200MPa，复合PVDF膜组件纯水通量（在20kPa下）和临界通量分别为85L／（m^2·h）和49-60L／（m^2·h），均明显高于传统PVDF膜。因此复合PVDF膜能承受高曝气量的冲刷并在高通量条件下运行。在处理低碳氮比城市污水时，复合PVDF膜MBR与传统PVDF膜MBR的出水水质相当。运行期间，复合PVDF膜和传统PVDF膜TMP增长率分别为0．65和0．73kPa/d，表明复合PVDF膜抗污染性能优于传统PVDF膜。

电气石功能改性PVDF膜的制备及性能

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污染性能和膜分离后的水质,以环境友好的无机矿物电气石为改性材料,以PVDF商业膜为基膜,通过真空辅助抽滤的方法将电气石固定到PVDF商业膜表面,制备电气石功能复合膜,并系统探究电气石含量对PVDF膜抗污染和净化水质性能的影响。结果表明:与纯PVDF膜相比,负载电气石质量分数为0.5%时复合膜的接触角从126.6°降低到76.6°,通量恢复率从66.2%增加到87.6%,说明经电气石改性后,膜的亲水性能和抗腐殖酸(HA)污染性能得到了很好的改善;同时,当膜中电气石接触水后,还可以起到改善水质、净化水体的作用,过滤后水体的pH值和电导率分别从5.58、2.03μS/cm提升到7.12和6.30μS/cm。

不同孔径PVDF/Hyflon复合膜在真空膜蒸馏中的应用

以3种不同孔径的商品化聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜为基膜,浸涂Hyflon AD60后制成疏水型复合膜.在真空膜蒸馏(VMD)的脱盐试验中,考察膜孔径大小对真空膜蒸馏过程的影响.实验结果表明:在进料流量为80L/h、进料温度70℃以及真空度-90kPa条件下,原膜通量随孔径的增大而上升,但稳定性随之下降;经质量分数0.5%Hyflon AD60涂敷制备的复合膜均能稳定运行24h以上,最大孔径复合膜的平均通量可达31.57kg/(m2·h),同时脱盐率均稳定在99.9%以上.