抗污染PVDF-CTFE膜耦合亲水改性研究

通过本体改性或表面改性提高膜的亲水性可以减轻膜污染.然而,本体改性中加入的亲水物质过多会导致膜发生溶胀,造成膜的拉伸强力降低;接枝大分子的表面改性可能会引起膜表面堵孔,造成膜通量降低.本文将适量本体改性和小分子表面改性2种方法耦合对膜进行亲水化改性,有望打破单一改性方法中存在的局限性来更好的提高膜的抗污染性能.首先使用葡甲胺对聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯(PVDF-CTFE)膜进行本体改性,之后使用小分子牛磺酸对本体改性后的PVDF-CTFE膜进行表面改性.结果表明,相较于单一本体改性膜,本体-表面耦合改性法所制备的膜的水接触角由91.5°降至41.8°,膜表面亲水性得到了很大的提升,且BSA过滤通量得到了明显提高.相较于单一表面改性膜,通过本体-表面耦合改性法所制备膜的纯水通量由3394 L/(m^(2)·h·MPa)提升至4743 L/(m^(2)·h·MPa).本体-表面耦合改性法使2种改性方法产生协同效应,有效提升纯水通量和亲水性以及抗污染性能.

基于单宁酸的中空纤维纳滤膜抗污染改性

针对纳滤膜污染问题,采用富含酚羟基的单宁酸对聚酰胺纳滤膜表面进行接枝改性,构建富含酚羟基的抗污染层。探究单宁酸浓度对接枝效果的影响,利用傅里叶变换红外光谱仪、Zeta电位以及水接触角测定仪等手段对改性膜进行表征.结果表明,当单宁酸质量分数为0.15%时,改性膜通量衰减率最低,为5.05%,且稳态膜通量最高,为97.8 L/(m^(2)·h·MPa);在简单的去离子水清洗后通量恢复率达到98.1%;相比于常规纳滤原膜,通量衰减率降低了84.6%,稳态通量提升了48.9%,通量恢复率提升了11.8%,展现出优良的抗污染性能.

pH响应性乙烯-乙烯醇共聚物分离膜的纳滤特性

具有纳滤特性的pH响应性膜在小分子分离体系中具有广泛应用前景。文中以铸膜液浓度为25%的乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)超滤膜为基膜,接枝具有pH响应性的功能单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯,制备pH响应性EVAL膜,通过考察膜对标准物聚乙二醇(PEG)与无机盐的截留性能,研究其纳滤特性。结果表明,当pH小于pKa时,pH响应性EVAL膜对聚乙二醇(PEG)与无机盐的截留效果均明显高于未接枝膜,接枝率6%的接枝膜对PEG 800、PEG 1000及PEG 2000的截留率均达到90%以上,对二价阳离子的截留率达到80%以上,无机盐的截留顺序为:CaCl_2>MgCl_2>MgSO_4>NaCl>Na2SO_4。当pH大于pKa时,PEG及无机盐截留率明显下降,膜对PEG 1000的截留率由95.6%降至62.9%,对MgCl_2截留率降至30.6%,截留率及膜水通量变化存在显著的pH响应性。

乙烯-乙烯醇共聚物超滤膜的制备及对乳清蛋白的分离性能

以亲水性乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)为原料,采用浸没沉淀相转化法,通过调节聚合物浓度,制备不同截留相对分子质量的亲水性EVAL超滤膜,采用场发射电镜对EVAL超滤膜微观结构形貌进行研究,并对其渗透性能、截留性能及乳清蛋白分离性能进行考察。结果表明,当聚合物含量分别为20%和25%时,EVAL超滤膜截留相对分子质量可分别达到20000(EVAL 20000)与6000(EVAL 6000)。2种超滤膜对乳清蛋白的截留效果均可达到93%以上,其中EVAL20000具有更高的通量及乳糖透过率,更加适合于乳清蛋白的回收,其浓缩液制得的乳清蛋白粉蛋白含量为39.7 g/100 g。

可溶性聚酰亚胺膜的制备及其纳滤分离特性研究

聚酰亚胺具有优良的综合性能,本研究从二胺单体设计出发,制备了一种可溶性聚酰亚胺膜材料,并通过相转化等简易手段成功制备了聚酰亚胺纳滤膜.通过红外光谱等手段验证了聚酰亚胺膜材料的分子结构,膜材料既可以耐受常见的有机溶剂,也可以溶解在NMP等常见制膜溶剂中.制备的纳滤膜呈典型的非对称结构,可以有效地实现一价盐和二价盐分离,对相对分子质量为1 017的RB染料分子截留率高于92%.对相对分子质量为843的螺旋霉素的截留率高于92%.随着PEG分子量的增加,膜的截留率增加.对于不同的分离体系,膜的通量在10~34L/(m^2·h)之间.

水蒸汽诱导相分离法制备聚苯并咪唑多孔膜

以3,3′-二氨基联苯胺和4,4′-二羧基二苯醚为原料,通过亲核缩聚合成了分子主链上带有醚键结构且具备较好溶解性的聚苯并咪唑,通过核磁共振和红外光谱确定其化学结构.接着利用水蒸汽诱导相分离法制备了系列具有海绵状孔结构的多孔膜,用扫描电子显微镜观察其形貌结构.详细考察了溶剂种类、成膜时间、温度、湿度以及聚合物溶液浓度等因素对膜结构的影响.结果表明,在温度80℃、相对湿度60%时,以甲磺酸为溶剂可使聚苯并咪唑膜出现腔包状孔结构;以N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺为溶剂可使聚苯并咪唑膜出现海绵状孔结构;而二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮这两种溶剂不能使其出现多孔结构.以N,N-二甲基乙酰胺为溶剂时,聚苯并咪唑膜出现海绵状孔结构的成膜时间应不小于10min,成膜湿度应不小于50%,膜表面和断面孔径随着聚合物溶液浓度的增加而减小,底面也越来越致密.温度一定时,膜表面和断面孔径随着湿度的增加而减小;湿度一定时,膜表面和断面孔径随着温度的增加而减小.

热致相分离法-溶胶凝胶工艺制备丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物微孔膜

以投料摩尔比为80/20的可熔融丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物(80/20AN-MA)为基体,良溶剂碳酸乙烯酯(EC)和绿色环保的非溶剂三甘醇二乙酸酯(TEGDA)为复配稀释剂,正硅酸乙酯(TEOS)为添加剂,热致相分离法(TIPS)溶胶凝胶工艺制备含有纳米二氧化硅(SiO2)的AN-MA杂化微孔膜。研究了复配稀释剂的配比、共聚物浓度以及添加剂的加入量对微孔膜的结构、孔隙率、亲水性、渗透性和力学性能的影响。结果表明,TIPS法结合溶胶凝胶工艺成功制备了SiO2纳米粒子均匀分布的AN-MA微孔膜。当共聚物质量分数为9%,复配稀释剂中EC与TEGDA的质量比为6/4,TEOS质量分数为5%,凝固浴为25℃水浴时,微孔膜的纯水通量提高了50%,达到120.0L/(m2·h),断裂强度提高了17%,达到3.4 MPa,膜的亲水性也得到了一定提高。

芳烃/脂肪烃混合物分离渗透汽化膜的研究进展

芳烃/脂肪烃混合物的分离是化学工业中的重要过程,但是由于其物理和化学性质非常相似,采用传统方法分离困难。与传统的分离技术(萃取、蒸馏)相比,渗透汽化技术在经济、节能和环保方面具有很大的发展前景。本文综述了用于芳烃/脂肪烃混合物渗透汽化分离的渗透汽化膜的研究进展,对渗透汽化技术用于芳烃/脂肪烃混合物的研究前景进行了展望。

基于PVDF疏水膜的界面聚合改性制备换热管

针对塑料换热器导热系数差的问题,提出基于PVDF(聚偏氟乙烯)疏水性中空纤维膜的界面聚合法制备换热管.该换热管兼具普通塑料换热管的致密层和PVDF疏水膜的大孔隙结构,亲水化后的换热管管壁上的微孔在换热过程中充分填充水,从而在两侧温差作用下形成微对流,提高换热管的导传热系数.本文选用间苯二胺和均苯三甲酰氯作为活性单体,PVDF疏水性中空纤维膜作为基体制备了PVDF换热管,考察了水油两相单体浓度及吹扫线速度对换热管基本性能的影响.

新型分盐纳滤膜的制备与表征

设计界面聚合反应单体结构,调节界面聚合反应参数,是实现纳滤膜结构和性能调控的有效手段.针对Na_(2)SO_(4)/NaCl高效分离需求,以高哌嗪(HPIP)为水相单体、均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,通过界面聚合反应制备了具有高Na_(2)SO_(4)/NaCl选择性的中空纤维纳滤膜.通过优化HPIP质量浓度、调节分离层的结构,可以实现对纳滤膜分离性能的有效调控.当HPIP质量浓度为3g/L时,纳滤膜具有最佳的Na_(2)SO_(4)/NaCl选择性,该纳滤膜对Na_(2)SO_(4)和NaCl的截留率分别为98.0%和14.2%,Na_(2)SO_(4)/NaCl选择性为6.9,NaCl水溶液的渗透通量为39.7 L/(m^(2)·h).

抗氧化聚砜血液透析膜的构建与性能研究

为了抑制血液透析过程中氧化应激现象,以聚砜(PSf)为膜材料,水飞蓟宾-卵磷脂(SPC)为改性剂,采用浸没沉淀相转化法制备抗氧化的SPC/PSf血液透析膜.随着SPC在铸膜液中含量的提高,SPC/PSf杂化膜纯水通量增大到(187.9±6.9)L/(m^2·h)、亲水性提高,SPC/PSf膜对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和2′-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)最高清除率分别可达到88.3%±1.3%和99.4%±0.3%,抗氧化性提高.SPC/PSf膜相比于纯PSf膜不仅血小板黏附量减少,细胞增殖能力增强,而且具有较强的抑制超氧化物歧化酶(SOD)产生的能力.结果表明,该SPC/PSf血液透析膜可望应用于血液透析领域,缓解病人的氧化应激状态.

废弃聚偏氟乙烯中空纤维膜再生与回用性能

研究了经膜生物反应器(MBR)系统运行6年的废弃聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜再生回用性能。讨论了运行过程中膜污染对PVDF中空纤维膜的影响;采用溶液相转化法制备了再生PVDF平板膜。研究结果表明,经运行6年后,PVDF中空纤维膜中致孔剂(如聚乙二醇(PEG)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP))含量减少至零,断裂强度降低,断裂伸长率减小,相对分子质量降低,结晶度升高,膜孔堵塞等现象明显;与常规PVDF膜相比,再生PVDF膜的断裂强度和断裂伸长率较小,成膜过程中致孔难度增大(孔隙率较低),而再生PVDF膜的润湿性、渗透性以及截留率等与常规PVDF膜相近。

用于膜接触器脱硫的PVDF/GO - IM膜制备与性能研究

化石燃料燃烧和汽车尾气为PM2.5的重要来源,其中SO2为PM2.5的重要组成部分,膜接触器在脱除SO2领域具有良好的应用前景.本研究通过沉淀聚合法制备了氨基化氧化石墨烯(GO-IM),并填充到聚偏氟乙烯(PVDF)中,通过浸没沉淀相转化法制备了氨基化氧化石墨烯填充膜,对膜形貌、孔隙率、接触角和机械强度等进行表征,并评价其脱硫性能;此外,研究了不同GO-IM填充量的PVDF/GO-IM膜的渗透性能.结果表明,膜壁上的GO-IM可促进SO2的传递,提高了SO2气体的吸收通量,GO-IM上丰富的氨基提高了与PVDF界面的相容性.当GO-IM与PVDF质量比为3%、测试温度为20℃、进料气压力为0.10 MPa时,膜的SO2吸收通量可达6.51×10^-4 mol/(m^2·s),表明PVDF/GO-IM膜接触器在烟道气脱硫领域具有良好的应用前景.

添加剂对氯化聚氯乙烯超滤膜性能影响研究

以氯化聚氯乙烯(CPVC)为膜材料,N,N二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,分别以聚乙二醇400(PEG400)、Pluronic PE6400、Tween 20、Pluronic F127、聚乙烯吡咯烷酮(PVP K15)为添加剂,采用非溶剂致相分离法制备CPVC超滤膜,考察了添加剂种类对膜形貌及性能的影响.结果表明,当膜中Tween 20质量分数为5%时,CPVC超滤膜具有较好的综合性能,纯水通量达到452.1 L/(m^2 h),是未含添加剂CPVC膜的5.5倍,BSA截留率可达98.2%,膜表面亲水性增强,通量恢复率得到改善.

香草醛分子印迹膜的制备及识别性能研究

以香草醛(VAN)为模板分子,?-甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,采用沉淀聚合法合成了香草醛分子印迹聚合物微球(MIPMs)。通过紫外光谱(UV)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)研究了模板分子与功能单体之间的相互作用和最佳配比,利用透射电子显微镜考察了聚合物微球的微观形貌;结合膜技术的优点,进一步制备了香草醛分子印迹共混膜,通过扫描电子显微镜(SEM)考察了共混膜的形态特征,并研究了分子印迹共混膜的结合性能及选择性透过能力。结果表明,MAA与VAN之间通过氢键相互作用,分子印迹共混膜对模板分子香草醛表现出高度识别性。

可重复使用型耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜的研制

以芳香二酐和自制的3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二苯甲烷(DMMDA)二胺为单体,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,从分子结构的角度出发,设计合成了聚酰胺酸溶液,经化学亚胺化反应制备了高相对分子质量的可溶性聚酰亚胺材料,进一步通过浸没-沉淀相转化法制备出聚酰亚胺基纳滤膜。通过红外光谱、核磁、热重分析、扫描电镜、原子力显微镜等对合成单体和聚酰亚胺基纳滤膜的结构和性能进行了分析和表征。结果表明,成功地合成了DMMDA二胺单体,以该单体为原料制备的聚酰亚胺基纳滤膜具有较高的分离性能,对酸性红94的截留率高达92%,同时具有良好的耐溶剂性及重复使用性。

改性CNC对聚氯乙烯超滤膜性能的影响

利用乙酰化反应制备了乙酰化纤维素纳米晶(ACNC),研究了ACNC的添加对聚氯乙烯(PVC)膜结构和性能的影响.研究结果表明,ACNC的引入可有效调控PVC膜相分离速率,调整PVC膜的微结构,优化膜表面亲水性,提升PVC超滤膜的抗污染性能.当ACNC的添加量质量分数为1%时,PVC膜的纯水接触角降低18.3%,纯水通量提升77.6%,拉伸强度提升68.4%,通量恢复率提升59.5%,并且保持对BSA稳定的截留率(93%).

气体吹扫对疏水膜的干燥作用

针对疏水膜的膜孔干燥问题,研究了采用20℃的室温气体吹扫干燥疏水膜的方法.本文首先采用不同流量的吹扫气体对中空纤维膜组件进行吹扫,发现疏水膜存在一个吹扫气体压力限值,此值在0.108~0.144 MPa之间,当吹扫气体压力在此范围内,膜孔中的水可以被全部排出,从而使疏水膜恢复至干燥状态.其次探究了含湿量不同的两种气体对疏水膜的吹扫作用原理,确定气体在吹扫过程中主要表现为吹扫气体的机械剪切力作用而不是气体载湿干燥作用.

凝固浴组成对PVDF-g-PACMO共聚物膜结构与抗污染性能的影响

采用亲水、无毒、生物相容性好、对蛋白质吸附有排斥作用的丙烯酰吗啉(ACMO)对聚偏氟乙烯(PVDF)本体进行亲水改性,研究了凝固浴中不同乙醇含量(乙醇:去离子水的质量比分别为0∶100,15∶85,30∶70,45∶55)对PVDFg-PACMO共聚物膜抗污染性能的影响。结果表明,随着凝固浴中乙醇含量的增加,膜断面孔结构向海绵状转变,膜平均孔径和孔隙率增大,纯水通量增加,牛血清蛋白(BSA)截留率降低,膜表面亲水性增加,抗污染性能提高。当凝固浴中乙醇质量分数为45%时,膜表面BSA的吸附量由115.4μg/cm2降至20.6μg/cm2,通量恢复率高达97.6%,总污染指数低至0.148。因此,通过改变凝固浴中乙醇的含量,能使PVDF-g-PACMO膜表面亲水性明显提高,制得了具有良好抗蛋白质污染能力的改性PVDF膜。

多巴胺氧化聚合膜表面改性技术研究进展

近年来,以多巴胺(Dopamine,DOPA)为代表的仿生贻贝物质因其在膜表面改性过程中的简易性、普适性及良好的后功能化潜力而在复合膜制备领域备受关注.虽然DOPA在有氧的弱碱性水溶液中能够自聚合生成聚多巴胺(Polydopamine,PDA),但存在自聚合缓慢等问题,加入氧化剂可显著提高自聚合速率.本文重点综述了过硫酸铵、高碘酸钠等氧化剂对于DOPA自聚合过程以及复合膜PDA聚合层稳定性、耐污染性能等的影响,并简要介绍了DOPA氧化自聚合膜表面改性技术在膜生物膜反应器(Membrane biofilm reactor,MBfR)领域中的研究现状,通过该技术有望获得具有良好的氧传质性能、生物亲和性以及耐污染性能的复合膜,在MBfR领域具有良好的应用前景.