PTFE/PAN共混中空纤维膜的制备与性能

以聚丙烯腈(PAN)为成膜载体,由聚四氟乙烯(PTFE)分散乳液通过干-湿法纺丝制得PTFE/PAN共混中空纤维膜。利用红外光谱(FT-IR)研究了烧结前后中空纤维膜的化学变化,热失重(TGA)分析了中空纤维膜的热稳定性,并采用场发射扫描电镜(FESEM)观察了不同烧结温度的中空纤维膜形貌。结果表明:在预氧化烧结过程中PAN发生了环化反应,生成耐热的梯形结构,提高了中空纤维膜的耐热性;随着烧结温度的升高,生成的点纤结构尺寸明显增加,中空纤维膜的力学强度显著提高。

异形聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制

利用特殊结构的纺丝喷头,通过溶液相转移法,研制具有异形结构如:一字形多芯、品字形多芯结构的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜.系统研究了纺丝入水距离、异形膜形状对膜形态结构与性能的影响.结果表明:随纺丝入水距离的增大,异形膜的超滤水通量、透气系数、膜蒸馏通量、抗压密系数、断裂强力及破裂压力减小;异形膜中品字形三芯中空纤维膜的断裂强力较单芯中空纤维膜有很大的提高,而且破裂压力和抗压密系数在异形膜中最大,纺丝成形稳定性最佳.

聚偏氟乙烯中空纤维膜表面疏水化制备方法研究

提出了一种新的多孔膜表面疏水化处理方法,通过超滤操作,使分散液中聚偏氟乙烯(PVDF)颗粒沉积在PVDF中空纤维膜表面,然后进行干燥处理,利用PVDF材料特有的本体粘附效应,得到表面疏水化改性的PVDF膜。通过超声处理改性后的PVDF膜,验证了表面疏水层与基膜的结合稳定性。初步优化了涂覆工艺条件:预洗酒精体积浓度80%;预洗基膜时间120min;涂覆后膜丝干燥时间60min;PVDF颗粒固含量0.099%(质量分数);涂覆压力0.050MPa;涂覆时间30min。涂覆后PVDF中空纤维膜内表面接触角从(83±3)°提高至(144±3)°。涂覆后的膜应用于高污染的发酵液膜蒸馏中,抗亲水化时间从180min延长至380min。

聚偏氟乙烯中空纤维医用膜的研制

利用非溶剂相转化法,制备不同聚偏氟乙烯(PVDF)改性膜.研究PVDF与聚乙二醇(PEG)-400固含量对膜性能的影响,并将PVDF改性膜与市售血液透析膜F60S的性能进行了对比分析.结果表明,随着PVDF固含量的增加,膜分离孔径和纯水通量逐渐减小,BSA截留率和机械性能提高;随着PEG-400固含量的增加,膜分离孔径先减小后增大,BSA截留率先增加后减小,纯水通量逐渐提高,机械性能下降.PVDF/PEG膜分离孔径与纯水通量比F60S膜略低,BSA截留率、机械性能、血液相容性与F60S膜相比均具优势.

异径聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及其性能研究

为增强膜材料的抗污染性能,通过对干湿相转化法制膜过程中铸膜液及芯液挤出频率及强度的调节,研制出内径呈规则性波动的异径聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微孔膜。系统研究了异径膜的波动周期、内径比对膜强度、通量及其耐污染性的影响规律。结果表明,随着波动周期的减小、内径比的增加,膜丝的始泡点略有减小,通量显著提高.波动周期为5.0cm时,膜的内径比从1.0增加到1.4时,纯水通量由180.1L/(m2.h)增至260.0L/(m2.h);在卵清蛋白溶液中通量的衰减比由39.1%降至27.5%.内径比为1.3时,膜丝从无波动至波动周期减小到4.0cm时,纯水通量由180.1L/(m2.h)提高至234.1L/(m2.h);在卵清蛋白溶液中通量衰减比由39.1%降至32.7%.

复合增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备研究

提出了一种新的中空纤维膜增强方法.采用非溶剂致相分离法,将聚偏氟乙烯铸膜液和作为基膜的高固含量聚偏氟乙烯铸膜液,与芯液一起,通过特殊结构的纺丝喷头同时挤出,制备复合增强的聚偏氟乙烯中空纤维膜.期望复合膜保持原有孔径和高通量,同时具有更高的断裂强力.研究了复合层配方对膜结构和性能的影响.结果表明,随着复合层聚偏氟乙烯固含量减少,靠近外皮层的指状孔结构向大空穴结构转化,外表面开孔数和孔径增加,纯水通量增大,断裂强力有所减小.

高疏水表面的聚偏氟乙烯中空纤维膜制备方法研究

采用稀溶液相转化法制备出小粒径的聚偏氟乙烯(PVDF)粒子,然后通过超滤方法将其涂覆在PVDF基膜表面上,得到了高疏水性表面的PVDF疏水膜.初步考察了凝固浴组成和凝固浴温度等稀溶液相分离条件对PVDF粒子的形成以及疏水膜性能的影响.结果表明,通过稀溶液相转化方法可以在基膜表面构建微纳米结构,凝固浴组成对改性疏水膜的表面微纳米结构影响很大,以质量分数为60%DMAc水溶液为凝固浴条件下得到的疏水膜接触角最高,达到144.9°,较基膜的接触角80°显著提高;凝固浴组成对疏水膜的透气系数和透水压力也有影响,透水压力由0.24 MPa提升至0.28 MPa;凝固浴组成对改性后疏水膜的孔径没有明显影响;随着凝固浴温度的升高,接触角呈增大趋势.

减压膜蒸馏传热传质过程

对减压膜蒸馏传热传质机理进行了研究,在已有理论模型的基础上,考虑温度极化和浓差极化的影响,引入减压膜蒸馏传热传质理论模型,并对模型进行了计算,结果表明:随温度的升高,传质系数Km升高,温度极化系数TPC减小,浓差极化系数CPC增大,通量呈近指数倍增加;随流速的增加,TPC增大,膜表面传热系数hf增大,CPC略有降低,Km略有升高,通量略有升高;随中空纤维填充数目的增大,通量减小;随真空度的增大,TPC减小,CPC增大,通量呈线性增长;模型计算值与实验值符合较好。

腐殖酸聚集体对膜蒸馏过程膜污染的作用机理

膜污染是膜蒸馏过程应用于工业水处理中遇到的主要问题之一。选取水体中具有代表性的有机物(腐殖酸)、微溶无机盐(碳酸钙)作为典型污染物,研究有机腐殖酸聚集体对于膜蒸馏过程膜污染进程的影响规律,探讨天然有机物-无机微溶盐混合水体中腐殖酸聚集体对于无机盐结晶过程的控制机理。结果表明:膜蒸馏通量的衰减大致可分为由滤饼层的形成造成的不可恢复部分以及由浓差极化、膜孔'半润湿'而造成的可部分恢复的通量降低。Ca2+通过加速腐殖酸分子的聚集过程,使表面负电性降低的腐殖酸聚集体率先吸附在聚偏氟乙烯中空纤维膜内表面,形成有机基质污染层;碳酸钙在有机腐殖酸聚集体的诱导下在膜内表面异相成核,最终成长为稳定的晶体。腐殖酸聚集体为无机盐晶体在疏水性膜内表面的生长提供了异相成核的基础。可通过控制污染水体中有机物的含量控制微溶碳酸钙在膜内表面成核及生长,实现控制其在膜内表面附着进而诱发疏水膜发生亲水化的过程。

度米芬聚L-乳酸电纺纤维膜的制备及表征

目的制备阳离子表面活性剂型杀菌剂度米芬的微米纤维膜,考察不同载药量时度米芬的释放行为。方法采用均相溶液静电纺丝法制备载度米芬质量分数为1.25%、2.5%、5%的聚L-乳酸纤维,广角X-射线衍射法和差示热分析法考察度米芬在聚L-乳酸纤维表面及内部有无析出。将纤维膜置于水中释放度米芬,不同时间点取释放介质并采用高效液相色谱法测定释放介质中度米芬的含量,绘制时间-释放百分率曲线图。结果度米芬和聚L-乳酸混合溶解后能够静电纺成粗细较为均匀的纤维,纤维直径随载药量的升高而升高。纤维表面和内部无晶态度米芬析出。药物有明显的突释,在突释后至5 h呈现缓释行为,并随之进入平台期。相同时间点药物释放百分率随着载药量的增高而降低。去除突释点后,释放百分率-释放时间曲线对Freundlich方程有较高的拟合值。结论聚L-乳酸电纺纤维包裹度米芬后对后者呈现特别的释放行为,对类似结构小分子表面活性剂从电纺纤维的释放行为具有参考意义。

壬苯醇醚聚ε-己内酯电纺纤维膜的表征及释放

目的以聚ε-己内酯为成纤维材料制备载有壬苯醇醚的膜,开发具有一定缓释特征的外用避孕药膜。方法将壬苯醇醚与聚ε-己内酯共同溶解于二氯甲烷中得均相溶液后静电纺丝,对所得纤维膜采用扫描电子显微镜,广角X-射线衍射,差示热分析进行表征,分析壬苯醇醚与聚ε-己内酯的结合状态,I2-IK显色法测定从纤维释放至介质中的壬苯醇醚量,绘制释放曲线并对其进行拟合。结果所得纤维均为微米级,添加壬苯醇醚后,纤维直径明显增加,壬苯醇醚与聚ε-己内酯有着较好的结合,壬苯醇醚突释明显,15 min至2 h期间呈现缓释,2 h后纤维释放壬苯醇醚达平台期,随着包载量的增高,突释量和平台期放量也随之增高,且成线性。释放曲线线性拟合后时间与释放百分量的关系符合2种方程。结论以聚ε-己内酯为载体材料包裹壬苯醇醚可以电纺得到微米级纤维所形成的膜,其释放行为满足作为新型理想外用杀精子药剂进行使用的条件。

鼓气强化循环气扫式膜蒸馏过程研究

在传统气扫式膜蒸馏的基础上,设计了鼓气强化循环气扫式膜蒸馏过程。在循环流动的原液中鼓入低压压缩空气,在膜内腔形成气液两相流,以强化膜蒸馏传质换热;在冷侧将吹扫气循环利用。研究了原液流速以及温度、浓度、气液体积比,冷侧吹扫气流速等因素对过程性能的影响规律。结果表明,过程通量随原液温度、流速及冷侧吹扫气流速的提高而增加;原液浓度较高时,鼓气强化对膜蒸馏过程通量的促进作用明显,3.5%的NaCl溶液浓缩2.5倍以后,鼓气强化气扫式膜蒸馏过程通量比未施加鼓气强化的通量提高约20%。

W/O乳液静电纺丝法制备盐酸环丙沙星聚L-乳酸纤维膜及表征

目的制备一种能够缓释盐酸环丙沙星的局部用纤维膜。方法以药物水溶液为水相,聚L-乳酸的二氯甲烷溶液为油相,Poloxamer188为乳化剂,探头超声制备W/O乳液后静电纺丝将体系拉制成纤维,采用扫描电子显微镜观察纤维形态,采用广角-X射线衍射扫描法观察纤维表面有无药物结晶析出,采用差示热分析评价药物在高分子纤维中的结合状态。采用碘-碘化钾络合显色法测定Poloxamer188的释放量,采用高效液相色谱法测定蛋白酶K存在下纤维中环丙沙星的释放量。结果扫描电子显微镜观察制备得到直径较为均一的纤维膜,乳液静电纺丝所得纤维直径大于均相溶液纺丝,乳液纺丝所得纤维表面有微小孔状结构。广角X-射线衍射结果表明纤维表面无药物结晶析出,差示热分析结果表明环丙沙星在纤维亦为非结晶状态存在。随着Poloxamer188添加量的增多,其本身从纤维中的释放量逐渐增大,纤维中药物释放速率加快,蛋白酶K亦能够加快药物的释放。结论 W/O乳液静电纺丝法能够制备得到对水溶性药物有缓释作用的纤维膜。

典型污染物对膜蒸馏过程膜污染的影响

选取腐殖酸、卵清蛋白、硅溶胶、碳酸钙等作为实际水体中典型污染物配制原水,以实验室自制的聚偏氟乙烯中空纤维膜对配制的污染物原水进行膜蒸馏试验。通过监测通量的衰减及产水侧水质的变化考察不同污染物及污染物复配体系对膜蒸馏性能的影响。结果表明,膜蒸馏操作初期,有机质、胶体等在钙离子的作用下形成污染物聚集,加速过程通量的衰减并沉积在膜材料表面。对于有机类污染物,钙离子通过与有机类污染物分子上的官能团相互作用,络合有机质从而形成污染物聚集体;对于胶体类污染物,钙离子通过削弱两胶体粒子间的排斥作用促成胶体粒子的聚合,形成胶体类污染物聚集体,而钙离子并不构成胶体类污染物聚集体的化学组成。

面向应用的膜蒸馏过程再探讨

讨论了膜蒸馏涉及的膜材料特性和应用中面临的问题.膜蒸馏过程实质属于传热控制过程,研究膜蒸馏过程的重点在于研究膜蒸馏过程中热量的传递与回收.吸收膜蒸馏传质过程无相变热损失,疏水膜兼具有传质与导热双重作用.采用曝气膜蒸馏工艺对反渗透浓水进行了连续高倍率浓缩,膜组件没有发生亲水化和膜污染问题,说明曝气膜蒸馏工艺在高盐度、易结垢的废水深度浓缩方面具有较好的应用潜力.水膜阻力本质是气体穿过多孔膜表面的气/液两相界面所需克服的界面张力,除了与膜材料本体特性、膜表面结构等因数有关外,还与气体传输方向有关.与传统中空纤维膜相比,设计的异形中空纤维多孔膜,断裂强力有很大的提高.将热泵技术与减压膜蒸馏过程耦合,热泵制热系数COP与蒸发器流速、冷凝器流速和膜蒸馏通量之间存在显著相关性.

纳米储能纤维复合过滤膜的制备及性能

以静电纺丝技术制备的同轴聚甲基丙烯酸十八烷基酯（ PSMA）/聚对苯二甲酸乙二酯（ PET）纳米储能纤维为支撑层,经聚偏氟乙烯（ PVDF）涂覆成膜和溶剂化处理,制备了一种低压高水通量的纳米储能纤维复合过滤膜（ NFCM）,其中以水或乙醇为凝固溶液的复合过滤膜分别记为NFCM@H2 O或NFCM@EtOH.分析并讨论了不同溶剂处理方式对NFCM力学性能和表面形貌的影响,表征了膜的纯水通量和抗污性能,用扫描电子显微镜（ SEM）观察了膜的横断面形貌.结果表明, PSMA/PET纳米储能纤维具有明显的吸放热行为,熔融温度和热焓值分别为36.5℃和10.7 J/g, NFCM的熔融温度和热焓值分别为36℃和2.7 J/g. NFCM的形貌结构、纯水通量和截留率与溶剂处理方式相关, NFCM@EtOH膜的水通量介于100~1400 L/（ m2·h）之间,而NFCM@H2 O膜的水通量仅在40~220 L/（ m2·h）之间. NFCM的拉伸强度由初始0.925 MPa（ PVDF）提高到4.28 MPa以上. NFCM中的相变材料对膜过滤性能有重要影响,并在过滤温度低于50℃时具有减缓作用.

疏水膜材料的膜孔润湿与干燥研究

针对疏水膜润湿后的膜孔干燥问题,提出一种新的膜孔干燥方法,认为疏水膜存在一个临界润湿深度和自脱水效应,当膜孔被润湿深度小于该疏水膜材料的临界润湿深度时,利用表面张力的作用,疏水膜可以实现膜孔的自脱水。以十二烷基苯磺酸钠溶液作为快速污染物,用聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜进行减压膜蒸馏的润湿与自脱水干燥实验,实验结果表明,对于所使用的3种不同厚度的膜丝,疏水膜的确存在临界润湿深度,其值均为(19.5±0.5)μm,与所用膜丝的厚度无关。在膜孔润湿深度小于临界润湿深度时对疏水膜进行清洗,可以实现疏水膜的自脱水干燥,从而实现膜蒸馏过程的持续运行。

工业循环水膜蒸馏过程中的膜污染控制方法研究

针对膜蒸馏法工业循环水处理过程中的膜通量衰减及污染问题,将鼓气强化及废水的化学处理方法引入到膜蒸馏处理过程中,研究了2者对膜蒸馏过程性能及膜污染的影响。结果表明,利用减压膜蒸馏(VMD)过程直接处理该废水,初始通量为17.6 kg/(m2.h),浓缩至5倍时,通量衰减至8.5 kg/(m2.h);采用鼓气强化减压膜蒸馏(AVMD),初始通量为26.1 kg/(m2.h),浓缩至4.8倍时,通量仍保持在19.8 kg/(m2.h);原水经化学处理后,VMD过程初始通量为19.2 kg/(m2.h),浓缩至5倍时通量为17.7 kg/(m2.h)。膜蒸馏通量衰减及膜面扫描电镜照片均表明,化学处理及鼓气强化方法可有效缓解膜蒸馏过程的膜污染。

吸收膜蒸馏的传热传质过程

由于吸收膜蒸馏系统的进料液和吸收液的温度非常接近甚至相同,其传热过程无相变热损失,有可能实现能耗较低的膜蒸馏过程,本文尝试开展吸收膜蒸馏法海水淡化研究。首先分别以葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液为吸收液进行吸收膜蒸馏海水淡化实验,结果表明氯化钙吸收液时的膜通量明显高于葡萄糖吸收液时的膜通量。其次建立了吸收膜蒸馏过程的质量和热量传递模型,并对模型进行了计算,模型计算值与实验值非常接近。最后对葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液分别作吸收液时对传质系数和极化现象的影响进行了计算分析,结果显示,氯化钙水溶液作吸收液时传质系数约为葡萄糖水溶液的1.7倍;且极化现象造成的蒸气压力差减小的值为后者的1/4左右。

硬弹性材料拉伸成孔机理及PVDF多孔膜的制备

对硬弹性材料结构特征和拉伸成孔机理进行了总结,重点介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)硬弹性材料及多孔膜的研究发展现状。结果表明,硬弹性材料是一类经特殊加工的具有排状片晶结构的合成聚合物材料,截然不同于普通弹性材料,具有高弹、高模等特性,并且低温弹性优异,特别是在拉伸时可以形成微孔,该特性已被用于多孔膜的制备。同时指出,目前熔纺拉伸PVDF膜孔隙率和渗透性能有待进一步提高;应进一步深入研究PVDF结晶等超分子结构形态的形成机理,优化挤出及后处理过程,或打破传统的熔融挤出-拉伸成孔工艺,提高膜孔隙率和渗透性能。