UiO-66/PVDF杂化纤维膜的制备及性能研究

为了制备具有优异光催化性能的复合材料,采用溶剂热法成功合成了金属有机骨架材料UiO-66,通过静电纺丝技术成功制备出UiO-66/PVDF杂化纤维膜。试验结果表明:纯PVDF纤维膜纤维表面光滑,单根纤维粗细均匀。掺杂UiO-66材料后,纤维表面变得粗糙。掺杂UiO-66的PVDF改性纤维膜亲水性能和对盐酸四环素的降解能力显著改善,当UiO-66掺杂量为PVDF的1.0%时对盐酸四环素溶液的降解率最优,达到98.2%;对于诺氟沙星、环丙沙星、磺胺甲恶唑的降解率均能达到95.0%。光照条件下5次循环试验降解率仅比第1次略微降低。

改性PVDF-HFP基凝胶电解质的合成及锂金属电池性能研究

开发高质量的固态电解质,对制造新一代安全稳定的固态锂金属电池具有重要意义。以聚偏氟乙烯–六氟丙烯(polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene,PVDF-HFP)为聚合物基体,引入MOF-808作为活性填料,采用溶液浇筑法制备了新型凝胶聚合物电解质。优化后的凝胶聚合物电解质在室温下的离子电导率高达3.21 mS/cm,电化学稳定窗口可达5.0 V、具有较高的Li^(+)迁移数(0.63)、与锂金属具有良好的界面相容性。组装的磷酸铁锂全电池在0.5 C倍率下循环250次,容量保持率为86.7%。高性能凝胶聚合物电解质对提升锂金属电池的循环稳定性与安全性具有重要的应用价值。

二维MOF-5/PVDF复合膜的制备及其在重金属离子Cu^(2+)吸附中的应用

采用非溶剂诱导相分离法制备二维MOF-5/聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜,然后将其用于吸附重金属离子Cu^(2+)。分析MOF-5的形貌、结构和晶型,优化MOF-5/PVDF复合膜的制备工艺参数,并探究最优性能复合膜的可重复使用性能。结果表明:制备的二维MOF-5大小均一、呈明显的薄片状;当MOF-5含量为8%与10%时,复合膜表现出良好的Cu^(2+)去除能力;经过7次循环试验后,复合膜依旧能够保持较好的吸附性能,表现出良好的可重复使用性能。制备了对铜离子具有良好吸附性能的二维MOF-5/PVDF复合膜,并实现了膜的可重复使用。

金属基底上高疏水性PVDF多孔膜的制备及性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)/二甲基乙酰胺(DMAc)-正辛醇/水为制膜体系,以腐蚀的合金铝板为制膜基底,采用非溶剂致相转化法制膜,考察了粗糙金属基底对PVDF膜结构、性能及其结晶行为的影响。结果显示,金属基底的粗糙微结构对膜的锚固约束不仅减慢了溶剂-非溶剂的传质速率,而且对膜底面有诱导结晶效应;与在光滑基底上所制的PVDF膜相比,其膜底面的结晶度与表面粗糙度均增大,水接触角可达133°,且疏水性能稳定;与在砂纸基底上制备的高疏水PVDF膜相比,其气通量和机械强度均有提高。

Cu(tpa)/PVDF杂化超滤膜的制备及性能研究

通过室温搅拌法合成了Cu(tpa)纳米晶,并将其作为改性剂制备了Cu(tpa)/PVDF杂化超滤膜.通过XRD、FTIR和SEM等手段表征Cu(tpa)纳米晶,系统研究了Cu(tpa)纳米晶及其含量对PVDF杂化超滤膜的形貌、结构以及性能的影响.采用SEM、XRD、FTIR、静态水接触角等手段对杂化膜进行了表征,结果表明,Cu(tpa)纳米晶可以有效调节PVDF膜的内部结构,当Cu(tpa)添加质量分数为5%时,Cu(tpa)/PVDF膜内部全部为海绵状结构.性能测试结果显示,添加Cu(tpa)材料可以显著提高PVDF膜的纯水通量,同时对BSA截留率保持在96%以上.此外,BSA静态吸附和恢复水通量测试表明,Cu(tpa)/PVDF膜具有良好的抗污染性能.

基于PVDF的金属结构焊缝裂纹损伤识别研究

针对机械设备金属结构出现的焊缝裂纹问题,提出了采用聚偏二氟乙烯(PVDF)和工作变形曲率(COS)算法进行损伤识别的方法,分析了频率响应函数虚部的损伤识别理论,阐述了工作变形曲率的提取方法,提出了采用间隔拟合法(GSM)进行健康结构工作变形曲率拟合的方法,采用PVDF在带有2条焊缝裂纹的焊接金属板上进行实验。实验结果表明:该方法能够准确识别裂纹的位置及开口长度,可以为金属结构的安全评定提供可靠信息。

PVDF压电薄膜用于Hopkinson压杆测量泡沫金属的动态性能

首先对PVDF(polyvinylidene fluoride)压电薄膜在不同温度不同压力作用下的响应进行了系统的试验研究。然后在Hopkinson压杆系统的透射杆之间夹上PVDF压电薄膜,对其动态响应进行了检验。最后应用这个镶嵌PVDF压电薄膜的Hopkinson压杆系统,测试了泡沫铜材料在不同应变率下的应力应变关系。结果表明:(1)PVDF压电薄膜的压电常数D33是随温度和压力而变,实际应用时应对其进行标定;(2)PVDF压电薄膜可有效的用于Hopkinson压杆系统来测试低强度泡沫材料或低阻抗材料的动态响应;(3)当应变率小于0.1/s时,泡沫铜的塑性流动应力对应变率不敏感,在约400/s到5000/s应变率范围,应变小于40%下泡沫铜对应变率也不敏感。但当应变大于约20%,应变率高于400/s时,与低应变率下的值比较,塑性流动应力的应变率敏感性增加。

基于PVDF传感器的仿生机器鱼测控系统

选择离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为驱动器,设计了一种厘米级仿生机器鱼;针对驱动器自身存在的易疲劳、易电解等缺陷及实际工程中的不确定因素给系统带来的不稳定问题,建立了基于性能稳定的聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器的闭环测控系统,解决了开环控制存在的调节时间长、误差大的问题;提出了一种新颖的传感器并行安装方式,有效地避开了应用环境中的不利因素,实现了对驱动器状态的实时检测;在LabVIEW软件环境下进行了测控实验。实验表明,该系统能够保证仿生机器鱼长期稳定地工作。

氟碳彩板表面光泽与色差的影响因素分析

分析了烘烤温度和涂层厚度对氟碳彩板表面光泽与色差的影响。试验结果表明:PMT的影响较小,涂层厚度的影响较大。随着PMT降低和面漆涂层厚度的增加,氟碳彩板表面光泽总体上呈现上升的趋势;对于浅色系的氟碳彩板,其表面光泽随着面涂层厚度增加而发生变化的程度要大于深色系发生变化的程度;PMT和面涂层厚度对氟碳彩板表面色差L值的影响较大,对色差a和b值的影响较小。

茶碱-铜(Ⅱ)离子配位分子印迹膜的制备及表征

以茶碱为模板分子,铜离子为配体、4-乙烯吡啶(4-VP)为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,在聚偏氟乙烯(PVDF)基膜上采用表面涂覆热聚合的方法制备了金属配位分子印迹膜,通过平衡结合实验研究了印迹膜对茶碱的结合性能和结合选择性。结果表明,铜离子的配位作用能提高印迹膜的结合性,在茶碱浓度为0.2 mmol/L时结合量从1.61μmol/g提高到了2.69μmol/g。在铜离子配位的作用下印迹膜对茶碱的结合能力高于同样化学组成的非印迹膜。相比于可可碱印迹膜对茶碱有较好的选择性,在浓度为0.05 mmol/L时选择性达到了2.39。

PVDF薄膜在金属层裂现象研究中的初步应用

主要介绍了一种基于聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)薄膜的同步触发器的原理设计.该种触发器利用PVDF薄膜和探针响应时间较快的特点,实现了微秒级的时间同步精度,解决了数字化闪光X射线成像系统应用于金属层裂现象研究中的同步时间关联技术难题,获取了不同飞行时刻层裂飞片的X光图片.

仿生半规管传感器密度差感知特性研究

采用表面对称电极含金属芯聚偏氟乙烯(PVDF)纤维(SMPF)传感器,代替人体纤毛细胞感受器,设计制备了一种仿生半规管。根据压电方程和密度差理论,建立仿生半规管的密度差感知机理理论模型。搭建了实验系统,测试了传感器对仿生内淋巴液与仿生壶腹嵴之间密度差变化的感知功能。实验结果表明,仿生壶腹嵴传感器在液体压力作用下可以产生相应的变形,并且不同密度差下的响应幅值不同,同时验证了人体半规管中,当密度差足够大时,半规管具有对直线加速度产生反应的能力。

一种仿生壶腹嵴的振动传感特性研究

为了研究人耳半规管中壶腹嵴的振动传感特性,本文采用表面对称电极含金属芯PVDF纤维(SMPF)传感器,代替人体纤毛细胞感受器,并模仿人体壶腹嵴的结构,设计制备了一种仿生壶腹嵴。根据压电方程和振动理论,建立了仿生壶腹嵴的振动传感理论模型。搭建了实验系统,测试了仿生壶腹嵴的振动传感功能。实验结果表明,仿生壶腹嵴在液体压力作用下可以产生相应的变形,而通过SMPF的输出电荷信号,可以感知仿生壶腹嵴受到的振动激励,包括正弦与冲击振动的波形、频率和幅值。实验结果验证了理论模型,同时验证了人体半规管中,壶腹嵴具有振动感知的能力和作用。

双层核壳结构Al/PVDF/MO亚稳态分子间复合物的制备、表征及其热反应特性研究

为提高铝粉释能速率与释能效率,采用两步低温液相法制备了双层核壳结构的Al/PVDF/NiO和Al/PVDF/CuO亚稳态分子间复合物(MIC);通过XRD和XPS分析了复合材料的晶体结构特征和表面元素组成及价态;通过SEM和FIB-SEM分析了复合材料的微观结构特征及组分间的复合方式;采用氧弹量热仪测试了不同MIC材料的燃烧热;通过同步热分析量热仪(TG-DSC)研究了不同MIC材料的热反应特性。结果表明,两种MIC材料均为双层核壳结构的花球状形貌,包覆层厚度约为300nm;Al/PVDF/NiO和Al/PVDF/CuO复合物的初始氧化放热峰温分别为990℃和997℃,热反应活性明显提升;复合物放热量大幅提升且放热更为集中;与Al粉相比,Al/PVDF/NiO和Al/PVDF/CuO复合物的氧化反应速率和燃烧效率大幅提升,氧化反应速率分别提升了77.4%和78.5%;燃烧效率分别是Al粉的4.4倍和5.1倍,证明双层核壳结构能够最大程度地提高MIC材料的热反应活性,使放热反应过程更加集中,有助于提升热反应速率和反应效率。

聚偏氟乙烯分离膜的表面改性和对重金属离子的吸附性能研究

采用溶液相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜,然后用多巴胺(DA)水溶液对分离膜进行表面改性,再用聚乙烯亚胺(PEI)对膜表面进行接枝改性。采用场发射扫描电镜、红外光谱、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体发射光谱等方法研究了膜的结构、官能团变化和离子吸附性能。结果表明:改性膜和纯PVDF膜相比,亲水性能有了较大提高,改性膜对Cu^(2+)有一定吸附作用,吸附过程符合Freundlich等温模型和准二级动力学模型。

PVDF中空纤维吸附膜的研究进展

聚偏氟乙烯(PVDF)可以很好的应用于吸附性膜材料的制备,但当前对PVDF的研究多集中在亲水性及抗污染性能等方面,而PVDF中空纤维吸附膜的研究较少,通过改性PVDF制备吸附膜去除废水中的重金属离子成为未来研究的热点。综述了PVDF中空纤维吸附膜的材料选择、制备和改性方法,探讨了影响吸附性能的因素及对废水中重金属离子的吸附状况,展望了PVDF中空纤维吸附膜在重金属离子处理方面的发展前景。

MBR帘式膜膜穿孔原因探讨

为深度处理污水处理装置曝气池出水,某企业新建一套MBR装置。由于一些原因,MBR装置只进二沉池出水,未进曝气池泥水回流液。运行一段时间后,MBR装置的帘式膜出现了膜穿孔问题。金属氧化物腐蚀、生物降解和微生物腐蚀均有可能造成MBR装置的帘式膜出现膜穿孔。而MBR装置不能进行浓缩液的排放是造成MBR装置各种污染物富集、微生物滋生的原因。运行上40%回流进入前段曝气池内,问题得到解决。由于进水发生改变,不能只依据压力和原有经验安排清洗,避免膜丝产生不可逆损伤带来损失。

基于双PVDF的金属结构焊缝裂纹损伤检测研究

建立了基于双PVDF相对应变变化率的损伤指标,探讨了基于该指标的损伤识别算法,通过有限元数值模型分析了金属结构焊缝单/双裂纹的识别效果。实验验证这种算法不但能准确对金属结构的单裂纹损伤进行识别,即使在裂纹情况复杂的情况下,也能对损伤的位置、长度及深度进行有效地判断,其对于钢结构的安全工作具有潜在的工程应用前景。

聚偏二氟乙烯膜负载锰掺杂氧基氯化铁活化过一硫酸盐降解酸性红B

采用部分热解法制备出锰掺杂氧基氯化铁催化剂(Mn-FeOCl),并用异相入侵法将其负载在聚偏二氟乙烯(PVDF)膜上,制备出Mn-FeOCl@PVDF复合膜。对复合膜进行了表征并探究了复合膜活化过一硫酸盐(PMS)降解偶氮染料酸性红B的性能。结果表明:Mn-FeOCl@PVDF复合膜活化PMS降解酸性红B具有良好的脱色效果和矿化作用;Mn-FeOCl@PVDF复合膜具有良好的亲水性,复合膜的Fe和Mn金属浸出量分别为0.015 mg/L和0.020 mg/L;复合膜重复使用5次后对酸性红B去除率仍超过90%,表现出良好的重复使用性能。Mn-FeOCl@PVDF活化PMS体系的降解反应机理是同时产生了·OH和SO_(4)^(·-),其中SO_(4)^(·-)占主导地位。

改性聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜处理乳化液废水

应用改性聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜处理乳化液废水(COD浓度100~300 g/L、含油量30~100 g/L),考察了在不同压力、温度及流速条件下,膜处理能力的变化,并研究了清洗方法对膜性能的恢复效果。结果表明,在组合预处理条件下,乳化液废水的COD去除率可达95%以上,油去除率可达99%以上,采用金属清洗剂可使膜的透过量恢复率达97%以上。该项研究为膜处理技术用于乳化液废水处理奠定了基础。