聚偏氟乙烯超滤膜的辐照接枝改性研究

聚偏氟乙烯超滤膜经Ｃｏ６０辐照，接枝乙烯基单体，再经磺化，成为磺化聚偏氟乙烯超滤膜．研究了辐照剂量、接枝时间对接枝率的影响和磺化反应的条件等．试验表明，改性后膜的亲水性和抗污染性增强．此外，还讨论了膜改性的机理．

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.

聚偏氟乙烯-g-聚乙二醇共混超滤膜的制备及抗蛋白质污染性能

在臭氧活化下通过自由基引发的聚合反应,合成聚乙二醇(PEG)接枝聚偏氟乙烯(PVDF)共聚物(PVDF-g-PEG),并与PVDF共混制备了超滤膜,探讨了PEG链长和相对含量对超滤膜相分离进程、理化性质及抗蛋白质污染性能的影响规律。研究结果表明,PEG链长增加,接枝率明显下降。随PVDF-g-PEG在共混膜中添加量增大,相转化延迟分相趋势加大,共混膜的孔隙率和亲水性及纯水通量显著提升。当膜内PVDF-g-PEG400含量大于20%后,共混膜对牛血清蛋白(BSA)的截留率仍能保持在94%以上,但BSA的静态吸附量低于20μg/cm^2。PVDF-g-PEG能显著降低超滤膜对BSA过滤过程中的不可逆污染指数和堵孔阻力系数,延缓BSA过滤通量衰减速率,表现出优异的抗蛋白质污染性能。PEG链长对膜面粗糙度影响较大,对超滤膜抗蛋白质污染的贡献更加突出。

凝胶微球改性PVDF超滤膜的制备及其耐油污染性能

针对超滤膜在处理含油污水过程中膜污染严重的问题,采用自由基聚合法结合机械搅拌制备P(MAAc-co-MAAm)多氢键自组装凝胶微球,并通过分子间多氢键的作用沉积于羧基化的聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面,制备凝胶微球改性PVDF超滤膜;通过动态光散射粒度分析仪测试微球粒径,采用场发射扫描电子显微镜及原子力显微镜观察膜表面形貌,并通过接触角、水下油滴粘附和油水乳液过滤等测试方法表征膜的性能。结果表明:微球平均粒径约248 nm,改性膜的水接触角最低可达25.4°±1.5°,且具有优异的水下抗油滴粘附性能。由40 mL P(MAAc-co-MAAm)凝胶微球悬浮液改性的PVDF膜对平均粒径为220 nm的正己烷水包油乳液的截留率高达99.8%,4次油水乳液循环测试后,通量恢复率高达85.2%,而原膜的通量恢复率仅为41.5%,说明凝胶微球改性膜具有优异的抗污染能力,同时保证了改性膜优异的分离性能。

辐照接枝丙烯酸改性聚砜超滤膜

采用液相共辐照技术在聚砜超滤膜上接枝丙烯酸。通过改变辐照剂量和丙烯酸单体浓度可以获得具有不同接枝率的改性聚砜膜。实验结果表明，随着接枝率的提高，改性聚砜膜抗蛋白质吸附污染的能力显著增强。并且认为接枝膜的亲水性提高是膜污染减轻的主要原因。

聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯膜亲水化改性方法探究

利用聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯(PVDF-CTFE)独有的C-Cl键作为反应活性位点,在配制铸膜液的过程中加入多羟基亲水性物质葡甲胺,PVDF-CTFE在溶解的同时与葡甲胺发生接枝反应,从而基于原位取代反应一步法制备了持久亲水的聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯膜.重点对比了一步法本体改性制备的改性PVDF-CTFE膜与表面接枝改性以及表面交联改性的PVDF-CTFE膜,考察了这3种方式改性后PVDF-CTFE膜的亲水性、拉伸强度、孔径变化和抗污染性能等.结果表明,一步法对共聚物膜的亲水化改性效果(水接触角下降66.2°)以及膜抗污染性能提升效果显著高于其他两种方式,并且在保持膜的孔径和拉伸强度不受影响的前提下显著地提升了膜的纯水通量(最高提升了185%).

聚偏氟乙烯超滤膜深度处理印染废水膜污染机理研究

采用切割分子量为120000 g/mol的聚偏氟乙烯(PVDF)外压式中空纤维超滤膜,研究超滤膜深度处理印染废水的膜污染机理。利用阻力串联模型,研究了超滤膜污染的分布;采用恒通量加压错流过滤方式,通过单因素实验,分析了造成超滤膜污染的主要因素。结果表明:PVDF超滤膜在深度处理印染废水过程中膜污染以表面污染为主,污染物在膜表面吸附沉积形成滤饼层,滤饼层产生的过滤阻力占膜污染造成的过滤阻力的75.5%,而污染物在膜孔内吸附沉积造成膜孔变窄或堵塞引起的过滤阻力仅占24.5%;废水所含高分子助剂,如聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)和羧甲基纤维素(CMC)等,是造成膜污染的主要因素;在恒定水通量75.0 L/(m^(2)·h)下,过滤3.0 mg/L的PAM和PVA水溶液,跨膜压差的上升速率高达50 kPa/h,过滤污染相对较轻的CMC水溶液,在25.0 mg/L质量浓度时跨膜压差的上升速率为10 kPa/h。研究结果可为超滤膜深度处理印染废水过程中的膜污染控制提供一定的指导作用。

一锅法制备高亲水聚偏氟乙烯-g-聚丙烯酸钠超滤膜及其抗蛋白质污染性能

以丙烯酸(AA)为单体、碱化聚偏氟乙烯(HPVDF)为基材,通过自由基接枝共聚与碱诱导沉淀相转化连续进行的“一锅法”过程,制备了高亲水性聚偏氟乙烯-g-聚丙烯酸钠(PVDF-g-PAAS)超滤膜(FAS)。探讨了聚合反应及相转化条件对FAS理化性质、微观形貌及蛋白质污染行为的影响规律。结果表明,随着接枝体系料比(AA/HPVDF)和料液比(w(HPVDF))的增大,FAS表面由平整变为褶皱,断面由指状孔向海绵状过渡。FAS系列的初始水接触角均低于60°,在10s内完全润湿,牛血清白蛋白(BSA)截留率大于90%。料比为6/12时得到的FAS12-6的AA接枝率最高,纯水通量达565.83L/(m^(2)·h),清洗通量恢复率达94.62%,4次循环后稳态通量衰减低于8%,干后再润湿的纯水通量恢复率达81.6%。

含亲水疏油链段聚合物改性PVDF膜的抗污染性能研究

基于一种亲水疏油PVDF超滤膜对不同浓度的油和天然有机物的过滤试验结果,评估膜抗污染性能和分析膜污染机制。试验采用错流过滤的试验方法,通过测定水样的浊度和总有机碳(TOC)来评估该膜对有机物的去除效果;通过清洗后膜通量的恢复率评估膜的抗污染性能;运用阻力叠加模型和扩展的德亚盖因-兰多-弗韦-奥弗比克理论(XDLVO)计算分析膜污染机制,结合扫描电子显微镜(SEM)对膜表面的观察结果支持得出的结论。该膜对较高浓度的乳化油去除率达90%以上,清洗后通量基本恢复初始值。过滤50 mgC/L的有机物时,该膜对海藻酸钠(SA)的去除率为85%,对腐植酸(HA)的去除率为45.2%,对牛血清蛋白(BSA)的去除率很低;SA和油的膜污染机制是在膜表面形成致密的滤饼层,SA还有部分膜孔吸附;HA污染机制是膜孔堵塞和在膜表面形成滤饼层;BSA污染机制主要是膜孔吸附。经简单化学清洗后通量恢复率达95%以上,该膜具有较强的抗污染性能。

SnO2-GO原位还原改性PVDF膜及其抗污染性能

以聚偏氯乙烯(PVDF)为膜材料,PVP为成孔剂,在不同SnCl2添加量下,通过非溶剂致相分离(NIPS)法原位制备了SnO2-GO改性的PVDF膜;利用FTIR、SEM、接触角等仪器对膜的表面化学性质、微观结构形貌、亲水性进行了表征,并以牛血清白蛋白BSA作为模拟污染物评价了膜的渗水性能、截留性能以及抗污染性能,考察了SnCl2加入量的不同对膜的结构与渗透性能的影响。研究结果表明,SnCl2的加入可改善膜的亲水性,随着SnCl2加入量的逐渐增加,改性膜的水通量和通量恢复率先开始增大后逐渐减小,其中加入SnCl2的适合量为0.3 g。

CO_(2)刺激响应性PVDF/PVDF-g-PDMAEMA超滤膜的制备及性能

采用自由基聚合方法制备PVDF-g-PDMAEMA接枝共聚物,通过L-S相转化法制备具有CO_(2)刺激响应性的PVDF/PVDF-g-PDMAEMA共混超滤膜。通过FT-IR和1H NMR考察接枝物的化学结构,用SEM、水接触角和超滤实验考察超滤膜的形貌、亲水性能和CO_(2)的刺激响应性。PVDF/PVDF-g-PDMAEMA膜对CO_(2)具有显著的刺激响应性,在CO_(2)气氛下共混膜的纯水通量低于N_(2)气氛下水通量最大值的10%,通过交替曝气N_(2)/CO_(2),转换PVDF/PVDF-g-PDMAEMA膜的亲水性/疏水性,可以有效清洗膜表面的蛋白质污染。

蛋白质对PVDF超滤膜污染行为的界面微观作用力解析

采用原子力显微镜,结合自制微颗粒探针,对膜-污染物及污染物-污染物间微观作用力进行了检测分析,考察了不同p H条件下牛血清蛋白(BSA)在不同界面特性PVDF超滤膜上的膜污染行为.结果表明,在膜过滤初期,通量剧烈衰减主要由BSA和膜之间黏附力作用导致,在膜过滤后期,BSA与BSA之间的黏聚作用则是影响后期膜污染行为的主要因素;PA膜-BSA和PP膜-BSA之间的黏附作用力均大于BSA-BSA之间的黏聚作用力,说明在整个膜过滤过程中,BSA与PVDF超滤膜之间的黏附作用对膜污染起主导作用;相同p H条件下,PA膜-BSA之间的微观作用小于PP膜-BSA之间的相互作用力,说明亲水性较强的PA膜具有较强的抗污染性;而PA膜和PP膜过滤后期BSA-BSA之间黏聚力相差不大,也进一步说明膜过滤过程中膜-污染物之间的微观作用力是影响膜污染行为的主要因素.

以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为单体紫外光接枝制备抗污染PVDF超滤膜

采用紫外光照接枝N,N'-亚甲基双丙烯酰胺单体的改性方法,对聚偏氟乙烯(PVDF)平板超滤膜进行抗污染改性,研究不同紫外接枝改性条件对膜性能的影响。通过扫描电镜、全反射红外光谱对改性前后膜的表面微观形貌和结构进行表征。结果表明,膜的表面变得更加光滑,引入的亲水性基团,提高了亲水性。在单体浓度为0.7 mol/L,光照时间为3 min的条件下,改性效果最好;膜的抗污染性能最佳,同时改性对膜的通量影响较小。该改性方法的主要优点是通过水相接枝液就可对PVDF表面进行改性,大大降低改性实验的要求和成本。