BSA法测定超滤膜截留率的不确定度评定

截留性能是超滤膜重要的性能指标,截留率和切割分子量又是表征超滤膜截留性能的主要技术参数。基于GB/T 32360-2015《超滤膜测试方法》,依据JJF 1059-2012《测量不确定度评定与表示》,以牛血清白蛋白(BSA-67000)为标准物质,建立截留率测试结果的不确定度评定数学模型,全面分析不确定度来源,评定超滤膜截留率测试结果的不确定度。结果表明:BSA-67000的多分散系数(Mw /(Mn)为1.101,GPC谱图呈现单峰形式,结构明确、分子量分布窄,完全满足测试需要。对该结果进行了不确定度评定,当包含因子k=2,置信水平为95%时,扩展不确定度为7.86%,测试结果的不确定度主要来源于测试液取样、重复性测试和BSA-67000的紫外分光光度法测定。     

TiO_2溶胶改性PVDF中空纤维超滤膜的亲水化研究

通过PVDF铸膜液中添加TiO_2溶胶,采用相转化法制备了PVDF-TiO_2中空纤维共混超滤膜,并经SEM-EDX、亲水性与超滤测试、以及抗污染实验等手段研究了TiO_2溶胶对PVDF中空纤维膜的结构和亲水性能的影响.结果表明:当TiO_2含量为4.5%时,膜的亲水性能较好,抗污染性有明显的改善,在保持截留率基本不变的情况下,纯水通量明显提高,由108L/(m~2·h)提高到244 L/(m~2·h);但过高的TiO_2含量会产生严重的纳米颗粒团聚现象而造成膜的各项性能指标下降.     

纳米纤维素原位植入改性聚醚砜超滤膜的性能研究

采用原位植入法将纳米纤维素(CNW)沉积到聚醚砜(PES)超滤膜的表面,研究凝固浴中不同纳米纤维素的浓度对聚醚砜超滤膜性能的影响,分别用扫描电子显微镜、接触角测定仪等对改性膜性能进行评价。结果表明,CNW能够良好的植入聚醚砜超滤膜表面,改变沉淀浴浓度可以获得不同CNW覆盖率的聚醚砜膜表面,改性膜断面和表面形貌也获得不同程度的改善。改性膜的亲水性随CNW浓度的提高而不断增强,当CNW浓度为0.4%(质量分数)时,此时膜拥有最大的纯水通量333 L/(m~2·h),未改性的纯膜只有192 L/(m~2·h)。膜蛋白抗污染实验中通量恢复率的结果表明,改性膜的抗污染能力明显提高。本研究为利用先进纳米材料制备高性能纳米复合膜提供了新的思路和方法。     

远程氩等离子体对聚偏氟乙烯超滤膜的表面改性

利用朗缪尔探针和发射光谱法诊断远程氩等离子体,确定了离子密度和活性粒子的分布规律,以预测最佳改性区域;采用远程氩等离子体改性聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,设计正交实验探究远程氩等离子体处理改性效果的最优工艺组合,并通过水接触角表征超滤膜改性前后的亲水性能;利用扫描电镜和X射线光电子能谱表征膜表面的形貌和化学成分变化,并通过拉伸性能测试表征改性后PVDF超滤膜强度。最后,通过海藻酸钠(SA)过滤实验评价膜改性前后过滤性能及抗污染性能。实验结果表明,远程氩等离子体改性的最优条件为,射频功率90 W、处理时间90 s、压强20 Pa、距放电中心40 cm处;PVDF超滤膜表面通过远程氩等离子改性后,其表面通过引入含氧、含氮基团提高了其表面亲水性能,水接触角从95.63°降至62.19°,且改性后的PVDF超滤膜最大拉伸强度由403.11 gf/cm~2增至为439.37 gf/cm~2。通过SA过滤实验,改性后的PVDF超滤膜具有良好的过滤性能和抗污染性能,其水通量和SA通量分别从123.36 L/(m~2·h),49.08 L/(m~2·h)增至151.98 L/(m~2·h),68.10 L/(m~2·h),截留率从77.35%增至87.25%,总污染率从72.50%降至60.20%。     

交联法制备聚酰亚胺中空纤维纳滤膜

以不同分子量的聚乙烯亚胺(PEI)和小分子二元胺作为交联剂,对聚酰亚胺(PI)中空纤维膜进行化学交联来制备耐溶剂纳滤膜.考察了PEI分子量和交联时间对膜分离性能的影响.结果表明,膜分离性能随PEI分子量的增加变差,随交联时间的增加变好.用PEI600作为交联剂,交联时间为4h时,膜的纯水通量为8.3L/(m~2·h·MPa),对PEG1000的截留率为97.0%.3种小分子交联剂中,用乙二胺交联膜的分离性能较好,纯水通量为25.8L/(m~2·h·MPa),对PEG1000的截留率为82.6%.纳滤膜对药物三七总皂苷体系有良好的分离性能.     

改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备与性能的研究

以接枝马来酸酐的改性聚偏氟乙烯(PVDF-g-MAH)为膜材料,采用浸没沉淀相转化方法制备超滤膜.在绘制PVDF-g-MAH-溶剂-水体系的三元相图基础上,研究并讨论铸膜液中溶剂体系、聚合物浓度以及添加剂浓度配比对膜性能和结构的影响,比较了接枝前后超滤膜的亲水性和抗污染性.研究结果表明:在聚合物-溶剂二元体系发生相分离过程中,4种溶剂体系所需非溶剂(水)的量的顺序为:DMAC>NMP>DMF>DMSO;以DMAC溶剂制备的铸膜液,制得的膜表面相对致密,纯水通量小,截留率高;随着聚合物浓度的提高,膜的通量下降,截留率提高;同时SEM照片也显示了随聚合物浓度的增加,超滤膜表层趋于致密,支撑层指状孔孔径缩小,孔数增多;超滤试验结果表明,在截留率相同的前提下,用PVDF制备的超滤膜纯水通量为104.6 L/(m2·h),而PVDF-g-MAH制得的超滤膜纯水通量为230L/(m2·h),同时对比了连续超滤BSA溶液12 h后的膜通量衰减状况,两种膜的通量的衰减率分别为36%和15.4%,表明以改性材料制备的超滤膜的亲水性和抗污染性能均得到提高.     

PVC/ PVA共混膜的制备及性能研究

采用相转化法制备了聚氯乙烯/聚乙烯醇(PVC/PVA)共混膜,讨论了聚乙烯醇与聚氯乙烯的共混相容性,以及聚乙烯醇含量对共混膜透过性能、亲水性能及机械性能的影响.实验结果表明,聚氯乙烯/聚乙烯醇共混体系为部分相容体系;当铸膜液中聚合物质量分数为12%、聚合物中聚乙烯醇质量分数为10%时,共混膜亲水性较好,水通量可由160.3 L/(m~2·h)增大到298.5 L/(m~2·h),对牛血清蛋白的截留率为82.5%,同时膜的弹性和韧性明显增强;聚乙烯醇可以有效地改善聚氯乙烯超滤膜的亲水性和机械性能,是优良的聚氯乙烯膜共混改性材料.     

PVDF/PAA-b-PMMA-b-PAA超滤膜的结构调控和性能评价

采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)合成了以聚丙烯酸(PAA)为亲水链段和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为疏水链段的两亲性三嵌段共聚物PAA-b-PMMA-b-PAA(PAMA),通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(~1HNMR)对聚合物进行了化学结构表征.然后以聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜物质,PAMA为改性剂,利用非溶剂诱导相转化法制备了一系列PVDF/PAMA共混超滤膜.研究了PAMA含量对PVDF/PAMA膜的表面化学结构、微观形貌、亲水性、渗透性能以及抗污性能的影响.结果表明,当共混膜中PAMA含量增大时,PVDF/PAMA膜的表面孔密度、孔径和粗糙度均呈现不断增大的趋势.当共混膜中PAMA质量分数为18.2%时,纯水通量由未改性的PVDF膜的12.9 L/(m~2·h)增大至130.2 L/(m~2·h),BSA截留率为97.2%,通量恢复率高达97.5%.因此,PVDF/PAMA共混超滤膜的渗透性能和抗污性能有明显提高.     

聚醚砜基膜热稳定性对复合纳滤膜性能的影响

研究聚醚砜超滤基膜的热稳定性对界面聚合法制备复合纳滤膜性能的影响.加入TiO_2纳米粒子可显著改善超滤膜的热稳定性,并随着基膜中TiO_2的增加,超滤基膜的热稳定性也随之增加.基膜TiO_2含量增至8%时,纳滤膜的水通量从27 L/(m~2·h)逐渐增加到38 L/(m~2·h),对NaCl的截留率从48%增加到58%,而对MgSO_4的截留率保持不变.研究表明,提高微滤基膜的热稳定性有助于提高复合纳滤膜的水通量和截留率.     

聚乙二醇法测定超滤膜截留率的不确定度评定

截留率和切割分子量是表征超滤膜截留性能的主要技术参数。以聚乙二醇-20000为标准物质,建立截留率测试结果的不确定度评定数学模型,分析不确定度来源,评定超滤膜截留率测试结果的不确定度。结果表明,PEG-20000的多分散系数(Mw/Mn)为1.005,优于标准中对截留测试标准物质的分子量分布系数小于1.8的要求,GPC谱图呈现单峰形式,符合PEG结构明确、分子量分布窄的特点,完全满足测试需要,标准测试曲线线性好、相关系数R2大于0.999;通过重复性实验,测定了超滤膜对PEG-20000的截留率为93.04%,对该结果进行了A类和B类不确定度评定,当包含因子k=2、置信水平为95%时,扩展不确定度为2.90%。     

聚酰胺复合膜表面高渗透性抗污染涂层的构建

通过物理涂覆-交联方式,在聚酰胺复合膜表面构建聚乙烯醇(PVA)涂层,研究添加剂羟丙基甲基纤维素(HPMC)对涂层渗透性能及抗污染性能的影响,制备兼具优抗污染性能及高渗透性能的聚酰胺复合膜.分离性能研究表明:含纯PVA涂层的聚酰胺复合膜纯水通量为46.4 L/(m~2·h),而含PVA/HPMC涂层的聚酰胺复合膜纯水通量为54.3 L/(m~2·h),纯水通量提升17%.这主要是因为PVA相对较为规整且含有大量的羟基,易因氢键形成结晶区,不利于水分子的渗透;而HPMC的加入,PVA分子链之间的规整度被破坏,降低涂层结晶度,更加利于水分子的渗透.抗污染实验表明:PVA与PVA/HPMC涂层均能明显提升聚酰胺复合膜抗污染性能,而添加HPMC既能保持PVA涂层优良的抗污染性能,又能提高PVA涂层的渗透性.     

陶瓷超滤膜在右旋糖酐分离中的应用

本文采用自制的陶瓷超滤膜分离右旋糖酐,研究了操作参数如压力、温度、膜面流速和料液浓度等对陶瓷超滤膜分离右旋糖酐的影响,并对操作参数进行了优化.所用陶瓷超滤膜材料为氧化锆,切割分子量约为2 700,纯水渗透率约为375L/(m~2·h·MPa).研究表明,增大操作压力,膜通量以及右旋糖酐的截留率均有所增加.当操作压力增加至0.3 MPa时,右旋糖酐与果糖的分离因子最大,二者的分离效果最好.温度变化时,膜通量随温度的升高而升高,但右旋糖酐的截留率随温度的上升而下降.适当增大膜面流速有利于增大膜通量和右旋糖酐的截留率.此外,还考察了陶瓷超滤膜在右旋糖酐分离纯化过程中的稳定性.当料液浓度为60g/L时,陶瓷膜在连续12h的运行过程中,膜通量稳定在24L/(m~2·h)左右,分离因子稳定在11.5以上.陶瓷超滤膜在右旋糖酐分离方面展现了良好的应用前景.     

基于RTIPS-NIPS法制备含辣素衍生结构防污超滤膜及其性能研究

采用原位聚合法,将含辣素衍生结构功能单体N-(2-羟基-3-甲基-6(甲硫基)苄基)丙烯酰胺(HMMBA)通过物理共混引入聚砜(PSf)铸膜液中,并通过反相热诱导相分离法与非溶剂诱导相分离法(RTIPS-NIPS)联用进行高通量防污超滤膜的制备.系统考察了HMMBA含量对膜的结构形态、亲水性、分离性能和抑菌性能等的影响.结果表明,当HMMBA添加量达到2%(质量分数)时,超滤膜的接触角由PSf膜的85°降低至62°;机械强度由29.46 N增加至31.71 N;以5 mg/L的腐殖酸为料液进行过滤实验时,改性超滤膜的稳定通量为420 L/(m~2·h),与未改性PSf膜[200 L/(m~2·h)]相比提高了110%;抑菌率达到了97%以上,且通量恢复率由67.59%提升至86.34%.因此,采用RTIPS-NIPS联用将HMMBA应用在超滤膜中既可以提高膜的亲水性、机械性能和分离性能,同时还能够有效抑制膜污染的产生.     

高精度真空材料放气测试研究

材料放气率是评价真空材料性能的重要参数。高精度真空材料放气测试系统集成了定容升压法、小孔流导法和双通道转换法三种材料放气率测试方法。其独特的系统设计与加工并配备先进的泵阀计组件,使系统获得无污染清洁的超高真空,极限真空度最低达6.8×10~(-9)Pa。低的本底真空进一步降低了系统的放气率测量下限,三种方法的测量下限依次可达:6.20×10~(-12),2.90×10~(-12)和2.78×10~(-12)Pa·m~3/(s·cm~2)。针对三种方法,对应选取聚四氟乙烯(PTFE)、304和316 L不锈钢作为样品,测试了不同时间的放气率。测试结果表明:三类样品10 h内的总放气率分别在10~(-8),10~(-11)和10-12Pa·m~3/(s·cm~2)数量级,对应的最大测量不确定度分别为9.4%,12.5%和13.8%。结合四极质谱计,进一步获得样品的放气组分和PTFE各组分的放气分率,总放气率和放气分率均随抽气时间的增加而下降。     

溴化聚苯醚超滤膜的表面亲水改性

先以溴化聚苯醚(BPPO)为基体,利用相转化法制备超滤膜,再用聚乙烯亚胺(PEI)作为改性剂,对BPPO膜进行一步法表面亲水改性.结果表明,PEI的接枝对膜具有较好的交联作用,随着接枝程度的提高,膜的纯水通量从125 L/(m~2·h)下降至90L/(m~2·h),但截留能力随之提高,表现为切割分子量从270 000下降至157 000.同时,随着PEI接枝量的增加,膜表面亲水的氨基含量不断增加,膜的亲水性和抗污能力随之提高.实验表明,改性膜经牛血清蛋白(BSA)溶液污染后,其纯水通量恢复率最高可达89%,相比BPPO基膜提高了约40%.     

基于NIPS法聚苯砜超滤膜海绵孔结构的微观调控

以聚苯砜(PPSU)为膜材料,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用NIPS法制备了高通量全海绵孔结构的PPSU超滤膜,对膜微观结构、纯水通量、亲水性、孔隙率及孔径进行了表征,考察了添加剂和凝胶浴组成对膜微观结构和性能的影响.结果表明,在双组分凝胶浴(70%NMP-30%H_2O,质量分数)下,PEG1000和PVP的加入使指状孔结构增多,膜通量从29.64 L/(m~2·h)上升到317.50 L/(m~2·h),同时可改善膜亲水性,接触角从76.30°降到65.82°.在三组分凝胶浴(质量分数70%NMP-乙醇-H_2O)下,乙醇的加入可促进海绵孔结构的形成,膜通量从139.43 L/(m~2·h)降到49.30 L/(m~2·h),乙醇质量分数为4%时,得到全海绵孔结构的PPSU膜,此时膜通量为70.46 L/(m~2·h).     

SiO2/PSf杂化超滤膜制备和性能研究

分别以粉末和溶胶-凝胶的方式向聚砜铸膜液中添加不同含量的SiO2,通过L-S相转换法制备SiO2/PSf杂化超滤膜.比较两种体系在不同SiO2含量下铸膜液的稳定性、黏度,及膜的微观结构、平均孔径、孔隙率、渗透性能和机械性能.结果表明,以溶胶-凝胶方式添加SiO2的铸膜液更加稳定,各方面性能更好.粉末添加下SiO2含量为2%时效果较好,水接触角为62°,纯水通量为141 L/(m2·h),对腐殖酸(Mr=370 000)的截留率为83.7%;溶胶-凝胶添加下SiO2含量为8%～10%时效果较好,水接触角为40°,纯水通量为182 L/(m2·h),对腐殖酸(Mr=370 000)的截留率为92%.     

抑菌性聚醚砜超滤膜的制备及性能表征

通过共混法制备了含辣素衍生结构聚合物的抑菌性聚醚砜超滤膜.首先,用N-(5-甲基-3-异丁基-2羟基-苄基)-丙烯酰胺(MBHBA)和丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)制备了三元共聚物P(A-M-M),并通过红外光谱证实了聚合物的合成;然后考察了铸膜液中三元共聚物的质量浓度对所制备超滤膜性能的影响.结果表明,当P(A-M-M)质量分数为1%时,改性膜具有较高的综合性能:纯水通量和BSA截留率分别为183.8 L/(m~2·h)和93.8%,与基膜相比略有提高;同时亲水性大幅增加,水静态接触角仅为57°,比基膜降低了17°;抑菌率达到了76%,远高于基膜的抑菌率(20%).     

压力差对薄膜材料气体透过量测试的影响分析

压差法是薄膜材料气体透过量的基础测试方法,为验证试验的压力差是否会对材料的阻隔性能产生影响,本文利用基于压差法的测试设备分别测试了PET、VMPET、KPET三种不同材质结构样品的氧气透过量,每种样品均在相同的测试环境与抽真空时间下重复测试5次。试验结果显示上述三种样品氧气透过量的平均值依次为53.881cm~3/(m~2·24h·0.1MPa)、0.899cm~3/(m~2·24h·0.1MPa)、6.946cm3/(m~2·24h·0.1MPa),相对标准偏差均低于5%,依次为1.79%、3.57%、1.96%。由此可知,本次研究的三种塑料薄膜样品重复多次所得的测试结果的偏差均较小且无规律性变化,说明现有的压差法试验所具有的0.1MPa压力差并不会对上述材质薄膜的阻隔性产生影响。     

食品包装复合膜袋中溶剂残留量不确定度的评定

依据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》的原理与方法,评定顶空-气相色谱法检测复合膜袋中乙酸乙酯含量的不确定度。乙酸乙酯测定结果的相对扩展不确定度为0.0826mg/m~2。