疏水SiO_(2)纤维膜的制备及其油水分离性能

探讨疏水SiO_(2)纤维膜的制备及其油水分离性能。以硅酸四乙酯和甲基三甲氧基硅烷为原料,采用静电纺丝技术制备疏水SiO_(2)纤维膜并测试其油水分离性能。结果表明:SiO_(2)纤维膜的水接触角为126°,疏水性良好,可以仅在重力作用下有效地分离不同种类的油水混合物。对于重油‐水和轻油‐水混合物的分离通量均高于16 225 L/(m^(2)·h),分离效率大于97.9%。经过10次循环后通量损失均低于3.73%,循环稳定性好。认为:疏水SiO_(2)纤维膜在环境保护方面,特别是在含油废水的处理方面具有潜在应用。

g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)-PVDF光响应膜界面实现高效油水分离:不同暴露晶面诱导的渗透性和选择性差异及性能

油滴堵塞导致的膜污染问题限制了膜技术在油水分离中的应用,构建选择性分离油水混合液的功能界面是实现高效油水分离的重要途径.本文制备了TiO_(2)(001)和(101)晶面暴露的g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)-PVDF(聚偏氟乙烯膜)光催化膜,研究了不同暴露晶面对油水分离效果的影响及作用过程.结果显示,光照射下,TiO_(2)(001)晶面赋予了g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)(001)-PVDF膜优异的超亲水和水下超疏油特性,与TiO_(2)(101)晶面暴露的膜相比,g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)(001)-PVDF膜具有更优异的油水分离性能.g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)(001)PVDF膜在可见光照射下,纯水通量达到2002.9 L·m^(-2)·h^(-1),较g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)(101)-PVDF膜提升了60.8%,较黑暗条件下提升了47.1%;对5种不同油类物质的截留效率均>99%,且保持420.4~665.2 L·m^(-2)·h^(-1)的高渗透通量.而g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)(101)-PVDF膜截留效率最高仅有61.8%,且渗透通量不足200 L·m^(-2)·h^(-1).通过瞬态光电流响应和电子顺磁共振技术探究了不同晶面暴露光催化膜的作用机理.结果表明,g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)(001)-PVDF膜的光响应电流更强且羟基自由基产量更多.g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)(001)-PVDF膜经过长达360 min的连续实验,渗透通量依然有264 L·m^(-2)·h^(-1);8次循环再生实验中始终保持高截留效率和渗透通量.

EM400/改性MIL-101(Cr)混合基质膜的制备及其CO_(2)分离性能

面对温室效应、气候变化的严重形势,膜技术用于CO_(2)分离捕集、减少CO_(2)排放具有重要意义.为打破纯聚合物膜渗透性和选择性之间“Trade-off”的限制,以聚醚-酯EM400为基质,多孔金属有机框架MIL-101(Cr)为填料,制备EM400/MIL-101(Cr)混合基质膜,并对MIL-101(Cr)进行氨基化、硝基化、羟基化改性,研究其CO_(2)分离性能.结果表明,MIL-101(Cr)的加入提高了EM400/MIL-101(Cr)混合基质膜的扩散系数和溶解系数,使得CO_(2)渗透系数增大并保持气体选择性不变.改性后的混合基质膜以羟基化改性的EM400/MIL-101(Cr)-OH混合基质膜的CO_(2)渗透性最高,以氨基化改性的EM400/MIL-101(Cr)-NH_(2)混合基质膜的气体分离选择性最好.

工艺参数对TiO_2改性α-Al_2O_3微滤膜油水分离效率的影响

以硫酸钛和尿素为原料,采用均相沉淀法对α-Al2O3微滤膜进行二氧化钛改性,并考察了反应物浓度和涂覆次数对改性微滤膜油水分离效率的影响规律。研究结果表明:通过二氧化钛改性,微滤膜的渗透通量得到了有效地提高。特别是当硫酸钛物质的量浓度为0.2mol.L-1,涂覆次数一次时,TiO2改性微滤膜比未改性膜的渗透通量提高约25.23%,并且渗透液达到排放标准所需要的时间较未改性膜缩短了45min。

MOFs/PEI混合基质膜的制备及CO_(2)分离性能研究

二氧化碳的分离和捕获对可持续发展具有重要意义。聚醚酰亚胺(PEI)具有优异的耐溶剂、耐高温、选择性高等优势,然而CO_(2)渗透性能低成为限制其进一步发展的关键瓶颈。通过引入2种三维MOFs颗粒[UIO-66和MIL^(-1)01(Cr)]及2种二维MOFs纳米片[CuBDC和Zn2(bim)4]制备了4种MOFs/PEI混合基质膜(MMMs),对膜的物理化学性质及CO_(2)分离性能展开深入研究。结果表明MOFs的引入大幅提高了PEI膜的CO_(2)扩散系数及分离性能,并改善了PEI膜的抗CO_(2)塑化性能。同时,相比三维MOFs颗粒,二维CuBDC纳米片与PEI表现出更高的相容性,其填料含量为20%时MMMs的CO_(2)渗透通量相比纯PEI膜提高了3.5倍,其CO_(2)/CH4选择性提高了2.2倍。以二维MOFs纳米片为功能性填料制备混合基质膜用于CO_(2)分离是一种有效的策略。

超疏水/超亲油RGO/TiO_(2)@MS海绵的制备及油水分离性能

文章采用浸渍法制备一种表面柔软的超疏水/超亲油还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,RGO)/二氧化钛(TiO_(2))三聚氰胺海绵(melamine sponge,MS)(RGO/TiO_(2)@MS),可实现油水的高性能和高效率分离。RGO/TiO_(2)纳米复合材料与MS的结合赋予两亲性MS超疏水和超亲油性能(水接触角152°、油接触角0°),实现三维MS材料有效、快速的油水分离,其油水分离效率高于99.5%,有良好的机械稳定性、化学稳定性和持久的抗污染能力。此外,在使用RGO/TiO_(2)@MS三维材料对以正已烷为模型油的油水乳液进行油水分离中,重复吸油—挤压—吸油步骤100次后,RGO/TiO_(2)@MS三维材料仍然具有优异的油水选择性,且分离效率仍可达95%以上,因此该材料具备可循环利用的优点。研究结果表明,RGO/TiO_(2)@MS是一种技术简单、可以快速生产、可重复性高的超疏水/超亲油三维新型油水分离材料,同时具备经济性和环境友好性,可在实际工业生产中推广应用。

NiAl_(2)O_(4)涂层膜的制备及其在油水分离中的应用

以聚偏氟乙烯(PVDF)有机膜为基底,单宁酸(TA)为胶结剂,将尖晶石NiAl_(2)O_(4)无机纳米颗粒均匀修饰到PVDF膜表面,制备了超亲水/水下超疏油型NiAl_(2)O_(4)/TA/PVDF复合膜。系统研究了NiAl_(2)O_(4)/TA/PVDF复合膜的结构、形貌和表面润湿性,评价了复合膜在典型的油水乳液分离中的性能。实验结果表明,NiAl_(2)O_(4)/TA/PVDF复合膜对稳定的油水乳液表现出优异的分离效率(分离效率均高于99%)和较高的膜通量(682~1302 L·m^(-2)·h^(-1))。此外,由于膜表面的粗糙结构和特殊润湿性,NiAl_(2)O_(4)/TA/PVDF复合膜具有较好的抗油污染性能,在循环8次分离水包油乳液后仍具有较高的分离效率和膜通量,表现出良好的机械性能和可再生性。本研究为构筑尖晶石基油水分离膜及其在油水分离中的应用提供了新的思路。

纳米Fe_(2)O_(3)改性聚丙烯纤维膜的制备及油水分离性能研究

本文以聚多巴胺包覆聚丙烯纤维膜(PP@DA)为基膜,通过原位水热生长法制备Fe_(2)O_(3)改性PP@PDA复合膜(PP@PDA@Fe_(2)O_(3))。优化的PP@PDA@Fe_(2)O_(3)复合膜展现出超亲水/水下超疏油性。制备的复合膜具有优异的油水分离性能,分离效率达到98.4%以上,通量可达到13491L·m^(-2)·h^(-1)以上。经10次重复分离,膜的分离效率和通量没有明显降低,证明该复合膜具有良好的抗油污染性能和重复使用性能。优异的分离性能和抗污性使制备的复合膜在含油污水处理中具有广泛的应用前景。

PVDF/TiO_(2)电纺纤维膜在光降解和油水分离方面的应用

通过将聚偏氟乙烯(PVDF)和钛酸四丁脂(TBOT)溶解在N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮的混合溶剂中电纺成纤维膜(PVDF/TBOT);然后在150℃下通过一步水热法将电纺纤维膜中的TBOT还原成二氧化钛(TiO_(2)),制得在纤维表面和内部原位生长有TiO_(2)的PVDF纤维膜材料(PVDF/TiO_(2))。采用扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)分析仪、X射线衍射(XRD)仪和傅里叶红外(FT-IR)光谱仪测定原位生长在PVDF纤维上的TiO_(2)的形貌和结构;通过紫外-可见分光光谱测试复合膜对罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝3种有机染料的降解效果;采用重力驱动的方法分离油水混合物;通过测试复合膜对水和油的接触角来探究复合膜的油水分离效率。研究表明:复合膜对罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝等有机染料都有很好的降解效果,而且具有良好的亲油疏水性能,通过对四氯甲烷和水的混合物进行分离,复合膜能够有效实现油水分离,分离效率可以高达98.2%。

棉基Ti_(3)C_(2)T_(x)油水分离膜的制备及其性能

为了开发工艺简单、可重复使用、油水分离效率高的棉基油水分离材料,以实现废旧棉织物的低能耗高附加值利用,通过超声波喷涂的方式将具有亲水性的柔性二维过渡金属碳/氮化物(MXene)纳米片施加于棉织物上,借助离子液体对棉纤维的溶胀作用以增加棉织物表面的粗糙度,进一步提高MXene在棉织物上的固载率,制备棉基MXene油水分离膜。借助扫描电镜和接触角测试仪等分析油水分离膜的表面形貌和润湿性能。对棉基MXene油水分离膜的油水分离效率、膜通量、耐酸碱性和可循环使用性进行了测试。结果表明:以棉织物为基体的MXene油水分离膜的分离效率最高,可达99.1%;10次重复实验后仍具有98.6%的分离效率;在pH值为1~13的范围内分离效率无明显变化,空气中水接触角为30°,保持了原棉织物80.1%的强力。

纳米ZnO改性在ZrO_2微滤膜油水分离过程中的作用

采用均相沉淀法,对ZrO2微滤膜进行纳米ZnO改性,考察了未改性和ZnO改性微滤膜在油水分离过程中的渗透通量和油截留率的变化规律.实验结果表明,改性微滤膜具有良好的显微结构,同时在油水分离过程中,改性膜的渗透通量明显高于未改性膜,其中ZnO一次改性微滤膜的渗透通量比未改性膜提高了26.2%.在进行了120 min的油水分离后,未改性膜渗透液中的油浓度仍未达标,而改性膜的渗透液已经达标,且其油截留率均高于未改性膜.

膜分离法提纯2-酮基-L-古龙酸的研究

采用超滤膜分离新设备—— Sun- flo超滤膜分离系统一步截留不经预处理的维生素 C发酵液中的菌丝体、蛋白质和悬浮的固体颗粒等杂质 ,滤液质量高 ,过滤收率高达 99.2 4 % .在超滤提纯古龙酸的过程中 ,系统的膜通量可达 99.4 9LMH,且膜通量随超滤时间的延长衰减得极为缓慢 ,表明 Sun- flo超滤膜分离系统完全能克服发酵液不经预处理产生严重膜堵塞的现象 ,大大简化了操作工艺流程 ,降低了生产成本 ,将该系统应用于工业生产 ,在技术上完全可行 。

四乙基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝二氧化硅油水分离膜的研制

利用四乙基氢氧化铵(TEAH)和酸性高锰酸钾对聚偏氟乙烯(PVDF)粉体进行改性,得到含有羟基改性的PVDF,再将四氯化硅(Si Cl4)水解后的原硅酸通过分子内脱水缩合的方法接枝到改性PVDF骨架上,通过浸没沉淀相转移法制得聚偏氟乙烯接枝二氧化硅(PVDF-g-SiO_2)油水分离膜。研究了TEAH含量对PVDF粉体接枝二氧化硅(SiO_2)的接枝率和油水分离膜性能的影响,同时采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜-X射线能谱和视频光学接触角测量仪测试了膜的结构和表面接触角。结果表明,TEAH使PVDF脱去部分氟化氢(HF)产生碳碳双键,双键经酸性高锰酸钾(KMnO_4)氧化生成羟基,SiO_2接枝到改性的PVDF粉体,硅元素均匀地分散在分离膜中。PVDF粉体接枝SiO_2的接枝率随着TEAH的含量增加而升高,分离膜的水通量随接枝率的升高先增加后降低。TEAH质量分数为1.4%,分离膜的接触角降低到62.8°,膜中SiO_2的接枝率和水通量分别为6.25%、889.5 L/(m2·h),截留率和水通量恢复率分别达到94.3%和90.4%,衰减率为9.6%。

高浓度发酵及膜分离技术在2-酮基-D-葡萄糖酸生产中的应用研究

研究中和剂和底物总浓度对2-酮基-D-葡萄糖酸补料分批发酵的影响,并初步考察膜分离技术在发酵产物提取中应用的可行性。结果表明:在2-酮基-D-葡萄糖酸的补料分批发酵中,以NaOH或Na2CO3代替CaCO3作为中和剂,能够有效提高发酵培养基中的底物总浓度,且发酵转化率可达90%左右;在NaOH或Na2CO3作为发酵中和剂的情况下,膜技术可应用于2-酮基-D-葡萄糖酸的提取中,且有助于其提取率的提高。

用于油水分离的非化学计量掺杂Ce纳米SiO_2聚砜复合膜的研究

为提高膜分离法对油水分离的效果,减小油质对膜的污染,采用非化学计量掺杂Ce纳米SiO2聚砜(PSF)复合膜对油田回注水进行处理。通过对复合膜的拉伸强度、亲水性和ESEM性能测试并将其应用于油水分离试验可知,纳米SiO2复合粒子添加量为PSF质量的10%时,复合膜的机械强度最大,接触角为最小值41.7°。以此含量制得的复合膜的渗透通量最大,且随着操作时间的进行该复合膜的渗透通量下降的最慢,表明复合膜的耐污染能力得到增强;同时此复合膜对油的截留率高于98%,处理后的水样符合国家水质排放标准。

二维碳基Janus薄膜的研究进展

以碳纳米管(CNTs)及石墨烯为代表的碳纳米材料具有卓越的物理、化学、电学和光学性质。其可控组装的二维碳基薄膜具有高比表面积、高透过率和良好柔性,广泛应用于柔性薄膜、微电子器件及储能领域。在此基础上引入高分子组分结合形成二维碳基Janus薄膜,不仅维持了其导电导热性,还结合了高分子的刺激响应和调控特性,通过非对称特征,实现了物理和化学性质的协同,大幅拓宽了其应用领域。文中综述了二维碳基Janus薄膜的研究近况。首先从物理法和化学法两方面介绍了二维碳基Janus薄膜的制备方法及其优缺点,物理法包括界面成膜法、真空抽滤法和层层组装法等;化学法包含界面聚合及化学接枝等方法。然后总结了二维碳基Janus薄膜在传感、驱动、海水淡化、油水分离等多个领域的应用现状。最后讨论了二维碳基Janus膜的发展前景及面临的挑战。

二氧化碳膜分离材料研究进展

目的:详细探讨有机、无机以及混合基质膜材料在CO_(2)分离领域的应用前景,分析各类膜材料的分离性能及其适用性,为气体分离技术的发展提供参考。方法:对比分析各类膜材料在CO_(2)分离过程中的效果。结果:有机膜材料中,聚苯并咪唑膜、聚酰亚胺膜和聚砜膜在H_(2)/CO_(2)、CO_(2)/N_(2)和CO_(2)/CH_(4)的分离中表现出较好的选择性。无机膜材料中,致密金属膜和多孔无机膜对CO_(2)混合气体具有较高的分离性能。混合基质膜材料通过有机聚合物基质与无机填充剂的结合,提高了CO_(2)分离效率和膜材料的稳定性。结论:膜分离技术在气体分离领域具有广泛应用,不同类型的膜材料在CO_(2)分离中各有优势。有机膜材料具有较好的选择性,无机膜材料具有较高的分离性能,混合基质膜材料则在提高分离效率和稳定性方面具有突出优势。

四乙基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝聚丙烯酸油水分离膜的制备

使用四乙基氢氧化铵(TEAH)液相本体改性聚偏氟乙烯(PVDF),以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,将丙烯酸(AA)接枝到改性PVDF骨架上,合成了聚偏氟乙烯接枝聚丙烯酸(PVDF-g-PAA)共聚物,通过浸没沉淀法制备了PVDF-g-PAA亲水性油水分离膜.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和过滤试验分析了膜的结构和分离性能.研究了不同接枝条件对PVDF-g-PAA膜接枝率的影响.同时,通过膜接枝率与膜表面接触角的关系确定最佳接枝条件.结果表明,TEAH使PVDF脱去HF产生碳碳双键且PAA接枝到改性的PVDF骨架上,膜内外孔隙分布均匀;PVDF-g-PAA膜的接触角随着接枝率的提高而降低.接枝单体AA含量为45%,接枝温度为85℃,接枝4 h制备的PVDF-g-PAA膜的接枝率为20.1%,孔隙度为65.3%,平均孔径为78.0 nm,接触角为57.5°,且在60 s内接触角降至14.3°;纯水通量提高到571.33L/(m2·h),截留率和水通量恢复率分别达到94.3%和88.7%,且通量衰减率仅为9.8%.与纯PVDF膜相比,PVDF-g-PAA膜的分离性能显著提高.

CO_(2)分离用混合基质膜的研究进展

CO_(2)作为一种温室气体,主要产生于化石燃料的燃烧,同时也是天然气、生物气和垃圾填埋气的组成成分。CO_(2)的捕集与分离对实现能源的高效利用、解决环境污染方面具有重要的意义。膜分离技术是一种新型的CO_(2)分离技术,而混合基质膜是一种重要的膜材料。综述了混合基质膜在CO_(2)分离方面研究现状,对存在的问题进行了分析,对未来的发展方向提出了展望。

iPP/TiO2杂化中空纤维微滤膜的制备及其油水分离应用

在热致相分离法制备聚丙烯(iPP)中空纤维膜的过程中,通过添加疏水性TiO2纳米颗粒来提高膜的疏水性能,获得具有不同TiO2添加量的iPP/TiO2杂化膜.利用XRD、SEM、接触角测量仪以及光学显微镜等手段对膜的元素组成、形貌结构、疏水性以及油水分离效果等进行表征.结果表明,TiO2的添加改善了膜的疏水性能,对油包水乳化液表现出优异的分离效果;当TiO 2的添加量为0.5%时,膜的接触角达到147°,平均孔径和孔隙率同步增大,杂化膜的油通量达到了纯膜通量的150%.此外,粒径在0.5~1.5μm范围内的油包水乳化液经iPP Ti 5膜过滤后,其滤液中的水滴在光学显微镜下不可见.