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。

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。

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。

壳聚糖/胺基化氧化石墨烯复合膜对Cu2+吸附行为的研究

为增强壳聚糖(CS)膜吸附重金属离子的能力,以CS为基体,利用乙二胺(EDA)对氧化石墨烯(GO)进行胺基化改性,将改性后的GO(n-GO)引入CS制备得到壳聚糖/胺基化氧化石墨烯(CS/n-GO)复合膜。探究吸附时间、吸附剂质量、溶液p H、初始质量浓度等条件下复合膜对铜离子(Cu^2+)吸附性能的影响。结果表明,GO表面成功接枝上了氨基,最佳的胺基化摩尔比为n(GO)∶n(EDA)=1∶8。在吸附时间为12 h、溶液p H=4、吸附剂质量为70 mg、初始质量浓度为50 mg/L时,CS/nGO复合膜对Cu2+吸附效果最好,吸附率最高可达92.8%。CS/n-GO复合膜对Cu2+的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附模型符合Langmuir等温吸附模型。经过5次吸-脱附实验后,复合膜仍可重复使用。

环境刺激响应型纳滤膜的研究进展

环境刺激响应型膜结合了传统膜材料和智能材料的优势,膜表面的物理化学结构可随外界环境(pH、温度、光、电场等)的变化而改变,从而达到自主调节渗透分离性能的目的,扩大了传统分离膜的应用范围.环境刺激响应型纳滤膜由于其独特的孔结构在小分子物质分离方面具有重要的意义,逐渐受到人们重视.本文简述了环境刺激响应型纳滤膜的最新研究进展,包括环境刺激响应型纳滤膜的制备方法、类型及其在相关领域中的应用现状,并对未来的发展方向进行了展望.

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).

基于有机溶剂的中空纤维纳滤膜微结构调控

聚酰胺分离层的微结构调控是制备高性能纳滤膜的关键.通过改变溶剂类型调控水相单体在反应界面的溶解和扩散能力,进而改变界面聚合反应进程,获得了具有相对疏松的粗糙三维图案化分离层结构.结果表明,疏松的分离层赋予纳滤膜较高的单/二价盐选择性,对Na 2SO 4和NaCl的截留率分别为94.8%和17.6%;粗糙的膜表面显著提升了水接触面积,对Na2SO 4水溶液的水通量达到42.6 L/(m^2 h),为具有常规表面形貌膜的3倍.

膜蒸馏用PDMS/PVDF中空纤维疏水膜的研制

膜表面的疏水化是减缓膜蒸馏过程中膜润湿问题的有效策略.采用表面涂覆固化法,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、交联剂甲基三乙氧基硅烷(MTES)和催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTL)在膜表面的反应,形成致密的甲基嵌段PDMS MTES疏水层,制备了PVDF/PDMS疏水复合膜.探究了PDMS/MTES/DBTL质量比、PDMS质量分数和涂覆时间等对复合膜结构与性能的影响.利用该方法,复合膜接触角达到130°,膜的疏水性和膜蒸馏过程中的抗润湿能力得到显著提升.该膜在360 min的表面活性剂溶液膜蒸馏实验中性能稳定,而未改性膜在30 min内即完全亲水化.

疏水性PVDF多孔膜制备工艺优化研究

本文将聚偏氟乙烯三氟氯乙烯(PVDF-CTFE)与聚偏氟乙烯(PVDF)以2∶3共混,采用正交实验设计方法对多孔膜的制备工艺进行优化研究.结果表明,当聚合物固含量为18%(质量分数,余同),复合添加剂总含量为18%,其中丙二醇:聚乙二醇400为1∶1时,多孔膜水接触角达到93.8°,拉伸断裂强度为2.63 MPa;当壁厚为150 nm时,多孔膜超滤水通量达到183 L/(m^(2)·h),透气系数达到0.8 mL/(m^(2)·s·Pa).

铸膜液聚合物浓度对PES/SPSf超滤膜表面性质的影响

以聚醚砜(PES)/磺化聚砜(SPSf)为成膜材料制备PES/SPSf超滤膜。研究了铸膜液聚合物浓度对超滤膜结构及性能的影响。结果表明,随着铸膜液聚合物浓度的增加,超滤膜的表面孔径降低;PES/SPSf超滤膜表面以亲水性好的SPSf为主,但是随着铸膜液浓度增加,SPSf在超滤膜表面的含量稍有降低,导致超滤膜表面亲水性以及荷负电性也降低。在铸膜液聚合物浓度为20%时所得超滤膜对牛血清蛋白的截留达到99.5%,渗透性为559.8 L·m^(-2)·h^(-1)·bar^(-1),综合性能最好。

壳聚糖微球的制备及其对甲基橙和Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以壳聚糖(CS)为原料,戊二醛(GA)为交联剂,苯甲醛保护氨基,通过乳化交联法制备了具有吸附功能性的壳聚糖微球(CSM),并探究了其对染料甲基橙(MO)和Cr(Ⅵ)的吸附能力。结果表明:当交联剂用量为0.8μL/g时,CSM具有较好的吸附效果,CSM-2对MO的吸附量和吸附率最大值分别为143.55 mg/g和98.5%,对Cr(Ⅵ)的最大吸附量和吸附率可达301 mg/g和99.8%。