PVDF-TiO2复合中空纤维膜的制备与表征

将纳米二氧化钛(TiO₂)粒子与4类制膜添加剂复配处理,采用相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)-TiO₂复合中空纤维膜,讨论了纳米TiO₂粒子对复合膜结构和性能的影响。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱分析、热重分析、拉伸试验、接触角测定和超滤实验分别表征了复合膜的微观孔结构、晶相结构和复合均匀性、热稳定性、机械性能、亲水性、超滤性能以及抗污染性能。结果表明：通过添加TiO₂粒子复配添加剂,复合膜的性能得到有效改善。复配添加剂中w(TiO₂)为2%(占PVDF固含量的质量分数)时,纯水通量由348 L/(m²·h)提高至377 L/(m²·h),牛血清蛋白截留率由68%提高至90%,断裂强度和抗污染性能提高,复合膜综合性能优异。     

PVDF/TiO2@MoS2纤维复合膜的制备及光催化性能

含大量有机染料的废水对环境的污染日益严重,光催化分离膜的研究备受关注。本研究先通过静电纺丝法制备了PVDF/PEMA膜,后进行酸处理制备出富羧基PVDF纤维复合膜,最后通过水热反应在膜表面原位沉积TiO₂@MoS₂微纳米颗粒,制备出在太阳光下具有较高催化活性的PVDF/TiO₂@MoS₂纤维复合膜。结果表明MoS₂的加入可以有效降低纤维复合膜禁带带隙能量,从而提高纤维复合膜的光催化活性;在光照4 h后对RhB的降解率达到97.1%;连续5次吸附-降解实验,纤维复合膜对RhB的降解率仍达到95%以上,表明该纤维复合膜具有优异的可重复使用性。因此,该膜在染料降解方面具有潜在的应用前景。     

PEG/GO/TiO2纳米复合材料改性PVDF膜的制备及其抗污性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污性能,以聚乙二醇2000接枝的GO/TiO₂(PEG/GO/TiO₂)纳米复合材料为添加剂,通过非溶剂诱导沉淀相分离法制备了一系列PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜。采用FTIR、SEM和接触角测试仪对其结构和形貌进行了表征,采用超滤法评价其纯水通量和抗污性能。结果表明,当PEG/GO/TiO₂纳米复合材料质量分数为0.60%时,制备的PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜(记为0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF)表现出最佳的亲水性和抗污性能,其接触角比PVDF膜下降8.2°,总孔隙率增加13.40%,PEG/GO/TiO₂纳米复合材料在PVDF膜中分散较均匀。在0.08 MPa的工作压力下,0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF的纯水通量高达282.44 L/(m²·h),对腐植酸溶液的过滤通量为131.96 L/(m^2...     

Ag/TiO2/PVDF复合纤维膜的制备及光催化性能研究

采用静电纺丝结合溶胶法制备了一系列不同Ag/TiO₂含量的Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜，并利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、干湿重法、过滤测试法、微电脑抗张强度测定仪等对复合纤维膜的微观形貌、力学性能等进行表征和研究，结果表明添加适当的Ag/TiO₂时，所制备的Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜纤维表面比较平滑，具有较大的平均孔径和较高的孔隙率，且抗拉强度和伸长率均有所提高，但如过量添加Ag/TiO₂，则会导致膜性能受到影响。对Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜光催化降解溶液中亚甲基蓝(MB)的性能进行研究，结果表明，相较于PVDF原膜，Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜对于MB的光催化降解性能有显著提升，且其光催化降解过程符合准一级动力学模型。循环利用性能测试结果表明，Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜重复利用性较好，具有实际应用前景。     

C掺杂g-C3N4/PVDF纳米纤维膜的制备及其可见光降解性能研究

本文通过高温煅烧乙酰胺和尿素混合物,成功制备了在可见光下具有优异光催化降解性能的C掺杂g-C₃N₄材料,然后将C掺杂g-C₃N₄和PVDF共混,通过静电纺丝制备了具有优异光催化性能的C掺杂g-C₃N₄/PVDF复合纳米纤维膜。结果表明,当乙酰胺与尿素的质量比为5%时,所制备的C掺杂g-C₃N₄粉末的光催化性能较好,乙酰胺的掺杂改性既改变了g-C₃N₄形貌结构,又改善g-C₃N₄的禁带宽度,从而进一步有效提高了C掺杂g-C₃N₄材料的光催化活性;当粉末掺杂比为12%时,所制备的PVDF纳米纤维复合膜光催化降解罗丹明B的效率达89.12%;复合纤维膜经过4个循环的光催化降解实验后,对罗丹明B的光催化降解效率保持在80%以上,解决了传统光催化剂难以回收和催化剂易被包覆而失效的问题。     

改性污泥炭/TiO2/PVP/PVDF超滤膜的制备及其性能测试

采用铁离子改性污泥炭(Fe₃O₄/SAC磁质炭)、二氧化钛(TiO₂)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂进行聚偏氟乙烯(PVDF)膜的改性，并对共混膜的各项性能进行测试和表征。结果表明，当TiO₂和Fe₃O₄/SAC磁质炭质量分数分别为0.15%、0.2%时，膜的综合性能最佳。此时，接触角为48.5°,纯水通量为124 3.43 L/(m²·h),牛血清蛋白截留率为95.21%。     

聚乙烯醇-SiO2/聚酯无纺布膜的制备及性能研究

采用聚酯无纺布(PET)作为支撑层,利用相转换法在PET表面制备聚乙烯醇(PVA)或PVA-SiO₂活性层,得到了PVA/PET复合膜与PVA-SiO₂/PET复合膜。考察了2种复合膜的过滤性能和污染行为。结果表明,PVA中加入质量分数4%纳米SiO₂颗粒,复合膜的接触角降至33.1o,亲水性显著增强,而膜孔径减小至3.1 nm,降低了85.5%,PVA/PET超滤膜转变为PVA-SiO₂/PET纳滤膜(0.6 L/(m²·h))。PVA-SiO₂/PET复合纳滤膜对海藻酸钠的抗污染性能较强。纳米SiO₂对复合膜的污染机制无明显影响,模拟污染物对复合膜的污染机制以标准堵塞为主。     

二氧化钛调控基膜结构对氧化石墨烯复合膜性能的影响

以聚醚砜(PES)超滤膜为基膜，通过聚多巴胺(PDA)表面改性后压力沉积不同量的二氧化钛(TiO₂)纳米粒子作为基底，再沉积氧化石墨烯(GO)片层制得TiO₂/GO复合分离膜，重点考察基膜表面形貌对GO膜分离性能的影响。通过扫描电子显微镜、接触角测试仪、固体表面Zeta电位分析仪、X射线衍射分析仪等对有无TiO₂沉积层的GO复合膜进行表征，并考察TiO₂沉积量对GO复合膜分离性能的影响。结果表明，TiO₂纳米粒子以团簇状态均匀分布在改性的超滤膜表面，随TiO₂沉积量的增加，团簇密度增大，GO沉积后表层的峰谷结构更为明显，但表层的层间距并无明显改变。TiO₂/GO复合膜的水通量随TiO₂沉积量的增加而明显增大，TiO₂的沉积对GO沉积量低的复合膜通量的影响更明显，当 GO沉积量为4.11 μg/cm²，TiO₂沉积量为20.55 μg/cm²时，复合膜的水通量较无TiO₂的复合膜提高了108.38%。复合膜对无机盐溶液的截留性能主要基于膜表面所带负电的道南排斥作用，TiO₂/GO复合膜对刚果红的截留率在99%以上，对甲基橙的截留率可达82%，TiO₂层的加入并未降低复合膜的截留效果。     

超亲水/水下超疏油膜的制备及油水分离性能

工业生产和频繁的溢油事故产生大量的含油废水,其高效分离依然面临全球性的挑战。具有仿生浸润特性的膜可以选择性透过水或油,分离效率高且操作简单而广泛应用于油水分离。本文通过一步浸渍法将TiO₂纳米颗粒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）原位固化到不锈钢网上制备了具有微/纳米层级结构的超亲水/水下超疏油油水分离膜。重点考察了TiO₂/PVP涂覆液浓度（质量分数1%、3%、5%、7%、9%）对膜的浸润特性和油水分离性能的影响。实验结果表明,不同TiO₂/PVP浓度改性的膜具有超亲水/水下超疏油特性,水的接触角均为0°,在水中油的接触角达160°,油水分离效率大于99.5%。膜通量随浓度的增大先减小后增加,当质量分数为3%时膜通量最大为8422.5L/（m²·h）。经过30次连续油水分离后,其分离效率仍大于99.5%,表明TiO₂/PVP-SS （stainless steel）膜有良好的耐久性和稳定性。因此,TiO₂/PVP-SS仿生特殊浸润膜材料在油水分离领域具有经济、高效、环境友好的潜在优势。     

g-C3N4/TiO2复合材料的制备及可见光催化降解硝基苯

采用原位合成法在TiO₂纳米管上沉积g-C₃N₄对材料进行改性,通过改变尿素的质量浓度制备了一系列不同负载量的g-C₃N₄/TiO₂复合材料(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g·L^-1 g-C₃N₄/TiO₂ NTs),然后在可见光条件下考察了g-C₃N₄/TiO₂复合材料光催化降解硝基苯的性能,并对材料做了相关的表征分析和自由基清除实验。结果表明：将g-C₃N₄负载到TiO₂纳米管上可以显著提高光催化活性,可能是由于g-C₃N₄和TiO₂之间形成了异质结,延长了载流子的寿命,阻碍了电子与空穴的复合,从而提升了复合材料的光催化活性。     

同轴电纺法TiO2/g-C3N4的制备及光催化性能研究

传统的静电纺丝法使用单一的毛细管状喷头喷丝,通常用于制备实心且表面光滑单一组分的纳米纤维,无法得到具有多种功能性结构的复合材料,应用范围较窄。以酞酸丁酯和尿素为原料,采用同轴静电纺丝法成功制备了TiO₂/g-C₃N₄复合材料,并用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、场发射扫描电子显微镜（SEM）和Brunauer-Emmett-Teller （BET）分析对样品进行了表征,通过光催化降解亚甲基蓝溶液（MB）研究了不同g-C₃N₄添加量对TiO₂/g-C₃N₄复合材料光催化性能的影响。实验结果表明,采用同轴静电纺丝法结合500℃煅烧工艺成功制备了大比表面积及高光催化性能的TiO₂/g-C₃N₄复合材料。当g-C₃N₄添加量为0.15 g时,TiO₂/g-C₃N₄复合材料对亚甲基蓝溶液（MB）的光催化降解效率可达93.8%,且经过5次重复实验后降解率仍可达80%以上。     

PVDF-PFTS/SiO2膜制备及抗混合污染性能

采用表面接枝技术制备了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜,通过扫描电子显微镜（SEM）和红外光谱（FTIR）分析了膜污染前后的表面结构和组成,考察了直接接触式膜蒸馏（DCMD）装置出水电导率和膜通量的变化,利用XDLVO理论分析了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜的抗混合污染性能和机理。结果表明：在1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三氯硅烷（PFTS）和SiO₂共同作用下,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面形成微纳米复合乳突结构,水接触角（WCA）由99°增至155°。与PVDF基膜相比,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜对混合污染物具有较好的抗污染性能;连续运行10h,膜通量和截留率分别保持在10.06kg/(m²·h)和99.80%。XDLVO理论分析表明,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面与污染物之间的作用力由引力转变为斥力是其抗混合污染性能增强的主要原因之一。     

柔性Ag@TiO2/碳纳米纤维膜的制备及光催化性能

首先通过静电纺丝、预氧化煅烧法制备出自支撑的柔性TiO₂/碳纳米纤维膜(TiO₂/CNFs),然后在AgNO3溶液中通过光沉积法制备出三元复合Ag@TiO₂/CNFs光催化剂。该纤维膜可以直接从废水中取出,减少了过滤、离心等工艺步骤。同时,TiO₂分散在碳纤维中,防止了纳米颗粒的团聚。相对于纯粉体TiO₂,三元复合Ag@TiO₂/CNFs膜对可见光的吸收明显提高,并表现出优异的光催化性能。当Ag占膜质量的理论百分比为1%时,Ag@TiO₂/CNFs对罗丹明B的降解效果最好,光照150 min后降解率可达到95.30%。     

基于RTIPS法的聚醚砜/TiO2-多巴胺复合微孔膜的制备及过滤性能

基于逆热致相分离(RTIPS)工艺制备聚醚砜(PES)微孔膜,探究纳米TiO₂和多巴胺对PES微孔膜分离性能的影响。结果显示,80℃凝固浴工艺下得到的微孔膜均呈现100%海绵结构,复合膜表皮最小孔径为300 nm。添加0.5%纳米TiO₂的复合膜(MTN-0.5)对亚甲基蓝的去除率最高,为99.1%,流量恢复率95.3%;额外添加1%多巴胺(MTN-0.5/1)的复合膜对牛血清蛋白(BSA)分离率最高,为82.2%,流量恢复率96.6%。改性后复合膜的防污性能得到明显提高。     

TiO2–g-C3N4/BMMS光催化氧化脱硫催化剂

为了提高TiO₂的光催化氧化脱硫(PODS)活性,利用负载和复合的协同作用,将TiO₂与g-C₃N₄复合,并负载于双介孔二氧化硅(BMMS)上,制备了TiO₂–g-C₃N₄/BMMS。以含二苯并噻吩(DBT)的十二烷溶液为模拟油,评价了催化剂的催化性能;优化了反应条件并提出了催化反应机理。结果表明:TiO₂–g-C₃N₄/BMMS具有明显的双介孔结构,TiO₂与g-C₃N₄已实现复合并负载于BMMS上,TiO₂–g-C₃N₄活性组分在载体上分散良好,与单一TiO₂相比对光的吸收能力增强,催化活性有明显提高,优化后的反应条件为,催化剂用量3%(质量分数),O/S摩尔比为10:1,萃取剂与模拟油体积比为1:1,此时脱硫率可达96.6%,且重复使用8次后脱硫率仍保持85%以上,PODS过程中的主要活性中间物种是·O₂^–和h⁺。     

CNTs负载TiO2对茜素红溶液的降解研究

以钛酸四丁酯为前驱体,冰醋酸为水解抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO₂/CNTs复合催化剂。测定复合催化剂对不同浓度茜素红溶液的光降解活性,并对光催化降解动力学进行研究。结果表明,在CNTs负载质量分数7.5%、焙烧温度450 ℃和焙烧时间3.5 h条件下制备的TiO₂/CNTs复合催化剂光催化活性得到提升。相同条件下,TiO₂/CNTs对150 mg·L^-1茜素红溶液的最终降解率达67%,而TiO₂的最终降解率只有56%。复合催化剂光催化活性提升的原因是CNTs负载后光催化粒子在紫外光照射下生成更多的氢氧根活性自由基。光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood方程,催化剂对污染物的表观吸附是整个反应的“瓶颈”。随着反应浓度的增大,光催化降解反应的反应级数由一级反应逐渐下降为零级反应。     

SiO2包覆TiO2复合纳米粒子的制备及防晒性能研究

通过溶胶-凝胶法在金红石型纳米二氧化钛（TiO₂）表面包覆二氧化硅（SiO₂）薄膜,对纳米TiO₂进行表面改性。通过优化聚乙烯吡咯烷酮（PVP）用量、硅钛比、氨水的用量确定最佳制备条件为:TiO₂用量为0.3 g,PVP用量为0.4 g,硅钛比为2∶1,氨水用量为5 m L,获得了粒径小,SiO₂包覆层薄,单分散性好的SiO₂-TiO₂复合纳米粒子。应用FT-IR,XRD,SEM,TEM和UV-vis等对改性前后的粒子进行表征。结果表明:红外光谱图中出现Si-O-Ti键的振动吸收峰,改性前后的纳米TiO₂均为金红石型,SEM及TEM显示改性后的粒子团聚现象减弱,其表面形成了约10 nm的SiO₂薄膜。经过表面改性,SiO₂成功包覆在纳米TiO₂表面,复合纳米粒子的光催化活性得到有效抑制,纳米TiO₂作为防晒剂的安全性大大提高。...     

新型光催化复合膜TiO2/GR/PDA的制备及性能研究

采用绿色工艺制备石墨烯（GR）,以聚多巴胺（PDA）为黏合剂、混合纤维素滤膜（MCE）为基体,借助真空辅助抽滤法制备二氧化钛/石墨烯/多巴胺复合膜（TP-G/MCE）。研究了不同质量分数GR的TP-G的性能,考察了丙酮熏蒸透明化膜的柔韧性及对负载牢固度的影响等。结果表明,经丙酮蒸气渗透后,白色多孔的MCE膜变成透明TP-G膜,具有优异的柔韧性与负载牢固性。与TiO₂相比,TP-G发生了明显红移,TP-8.0%G膜的光催化降解甲基橙的降解率为81.84%,经过3次光催化降解循环后降解率为80%。     

非晶态TiO2-SiO2复合氧化物合成及其汽油氧化脱硫性能

采用沉淀法制备不同TiO₂含量的TiO₂-SiO₂复合氧化物,并用XRD、FT-IR、UV-VIS及TEM对样品进行表征,结果表明,TiO₂-SiO₂复合氧化物为非晶态结构。以过氧化氢-乙酸作为氧化体系,TiO₂-SiO₂复合氧化物为催化剂,考察TiO₂含量、反应温度、反应时间、过氧化氢用量和催化剂用量对汽油催化氧化脱硫效果的影响。结果表明,TiO₂质量分数为40%的TiO₂-SiO₂复合氧化物催化汽油氧化脱硫效果最好,在汽油用量10 g、冰醋酸用量0.5 mL、30%过氧化氢用量0.6 mL、催化剂用量为汽油质量的4%、反应时间60 min和反应温度40 ℃最佳条件下,汽油脱硫率为78%。     

超亲水PVDF纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究

为解决聚偏氟乙烯(PVDF)膜分离含油废水时亲水性差、易被污染的问题，利用乙烯-co-马来酸酐共聚物(PEMA)的超润湿性能，先将PVDF和PEMA共混后通过静电纺丝制备出富羧基PVDF纤维复合膜，后在纤维表面原位生长微纳米CaCO₃颗粒对膜进行矿化处理得到超亲水PVDF纤维复合膜，并将其用于油水分离。探讨PEMA含量和矿化条件对纤维复合膜结构与性能的影响，明确膜微观结构、表面化学组成与膜油水分离性能、抗污染性能之间的关系。结果表明：当PEMA与PVDF质量比为1:4、经3次循环矿化后所制备的PVDF纤维复合膜具有最佳的亲水性能，水接触角从131.12°降至18.55°、在重力下纯水渗透通量为391.96 L/(m²·h)；膜具有优异的抗油粘附性能和水下驱油能力，对于正己烷/水、甲苯/水、石油醚/水、大豆油/水、二氯乙烷/水等混合物进行油水分离时效率均高达98.5%以上；10次循环油水分离实验和持续水洗实验表明该纤维复合膜具有很好的恢复性和亲水持久性。