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。     

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。     

MXene/PVDF复合膜的制备、性能调控及其应用研究进展

二维过渡金属碳/氮化物（MXene）是一种新型二维碳化纳米材料，具有横向比率大、传输途径短和纳米通道多等独特优点。该文首先综述了MXene/聚偏氟乙烯（PVDF）膜的制备工艺，并分析了MXene与PVDF膜的电性能、机械性能、热性能、抗菌性能、化学稳定性等性能之间的调控关系；然后综述了MXene/PVDF复合膜在分离膜、高介电膜、电磁屏蔽膜等领域中的应用进展；最后对MXene/PVDF膜的发展方向进行了展望：在当前的研究阶段中，对PVDF膜进行抽滤处理仍然是发挥MXene优异性能的有效途径，这是一个主要的研究手段；同时，进一步深入研究MXene对PVDF膜定向调控的多功能性机制，有助于更好地理解MXene与PVDF膜之间的相互作用规律；此外，应该加强应用型研究，形成较完善的实际应用体系，这有助于更好地理解MXene/PVDF复合膜的自身性质和性能，推动MXene/PVDF复合膜在各领域的应用研究和实际发展。     

辣素衍生物改性PVDF膜的制备及其抗菌性能

以甲基丙烯酸甲酯（MMA）和天然辣素8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺（Capsa）为单体,通过自由基聚合合成辣素衍生物PMMA-Capsa。将PMMA-Capsa与聚偏氟乙烯（PVDF）共混,通过非溶剂诱导相转化法制备PVDF/PMMA-Capsa分离膜,系统地研究了PMMA-Capsa含量对所制备的分离膜表面化学组成、形态结构、亲水性能、抗菌性能及渗透性能的影响。结果表明在成膜过程中PMMA-Capsa倾向于分布在分离膜的表面和孔道表面。随着铸膜液中PMMA-Capsa含量的增加,所制备的分离膜断面结构中海绵层结构逐渐消失,分离膜容易形成粗糙的微孔状表面。PMMA-Capsa的引入使分离膜表面水接触角从88.4°降低到73.1°。渗透实验结果表明分离膜的纯水通量随着PMMA-Capsa含量的增加而增加,而对牛血清蛋白（BSA）的截留率逐渐降低,所制备的PVDF/PMMA-Capsa分离膜的通量恢复率高于纯PVDF膜。PVDF/PMMA-Capsa分离膜具有优异的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌的抗菌效率最高可达97.2%。     

膜蒸馏用PVDF抗复合污染膜的制备与测试

为提高膜的抗污染能力,对聚偏氟乙烯（PVDF）平板膜进行表面涂覆改性,得到超疏水PVDF平板膜,再将超疏水PVDF平板膜进行表面亲水化改性,制备出超疏水/亲水复合PVDF膜。当PVDF的质量浓度为2%、聚乙二醇（PG）的质量浓度为39%、涂敷液温度为50℃、蒸发时间为10 s、凝固浴温度为60℃时,超疏水PVDF平板膜接触角达到154.8°。表面亲水改性制得的PVDF超疏水/亲水复合膜的接触角为41°。然后研究了超疏水PVDF平板膜和PVDF超疏水/亲水复合膜的抗膜污染性能。结果显示,超疏水PVDF平板膜具有优良的抗无机污染性能和一定的抗有机污染性能;PVDF超疏水/亲水复合膜不仅具有优良的抗无机污染性能,而且其抗复合污染性能尤其是抗有机污染性能得到明显提升,为进一步构建高性能膜蒸馏抗污染膜提出了一个可行的技术方向。     

PDMS/PVDF静电纺丝膜的制备及油水分离性能研究

利用静电纺丝技术制备具有特殊浸润性表面用于油水分离研究。对比聚偏氟乙烯（PVDF）与聚二甲基硅氧烷（PDMS）不同配比下静电纺丝的成膜效果,并进行性能表征。研究表明,适量的PVDF可以对PDMS起到助纺与增塑的效果,且微球的存在使膜层表现出更好的疏水性。此外,膜层具有的对水高黏附性是受到毛细吸附与静电作用双重影响。当PVDF与PDMS的配比为2∶1时,膜层显示出对油包水乳液良好的选择透过性,水接触角可达150°,油接触角几乎为0°,油水分离率在98%以上,是油水分离材料良好的候选物。     

超亲水天然多酚改性膜的制备及其油水分离性能

为研发绿色环保、制备工艺简单的油水分离材料，以单宁酸(TA)和聚乙二醇(PEG)为改性剂，聚偏氟乙烯(PVDF)膜为基底，通过简单浸渍法，制备了超亲水复合膜(TAPE膜)。采用SEM、AFM、FTIR、XPS和接触角测定仪对TAPE膜进行了表征和分析，并考察了TAPE膜的油水分离性能、耐磨性能和稳定性。结果表明，TAPE膜具有多孔微纳米粗糙结构，当TA含量为蒸馏水质量的1.75%时，该膜的水接触角和水下油接触角分别为0°和156°，表现出超亲水性和水下超疏油性。在0.09 MPa工作压力下，TAPE膜分离水包油乳液的膜通量为1146.4 L/(m²·h)，是原始PVDF膜的30倍，该膜对油水混合液和水包油乳液的分离效率均可达99.9%。此外，TAPE膜具有良好的稳定性，膜表面经砂纸(320目)磨损(100 g载重)25次后水接触角仍高达152°。     

PVDF/PEI-EDA亲疏水复合膜的制备及其抗污染性能

为解决疏水性污染物对膜的污染问题,利用静电纺丝的方法制备了具有抗污染性能的聚偏氟乙烯/聚醚酰亚胺-乙二胺(PVDF/PEI-EDA)亲疏水复合膜,对其进行了表征;以含疏水性污染物(油污)的Na Cl水溶液作为进料溶液进行了直接接触式膜蒸馏脱盐和抗污染实验,并与商业的PVDF疏水膜进行了对比。结果表明,复合膜厚度为340μm,平均孔径0.677μm,孔隙率72.4%;膜表面呈纳米纤维状,具有明显的酰胺基团,膜表面在空气中水接触角为5.6°,在水相中的油接触角为143°。复合膜蒸馏运行稳定,脱盐、抗污染膜蒸馏平均通量分别为5.5、4 kg/(m~2·h),可以有效的防止疏水性污染物(油污)的污染。而商业的PVDF疏水膜膜蒸馏过程不能维持稳定运行。     

热轧沟槽非织造材料复合膜的制备

将聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布热压成对扣波纹板支撑体，进而成型为热轧沟槽非织造材料，采用非溶剂致相分离(NIPS)法在其表面涂覆得到聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜，对复合膜制备方法进行了初步探索。研究了热轧沟槽非织造材料成型、表面处理及刮涂成膜参数对复合膜结构与性能的影响。结果表明，成型过程中无纺布表面产生的明显的纤维、纤维束隆起等不规则结构会影响涂覆后复合膜表面的完整性，预处理过程可消除无纺布表面存在的纤维结构，使用预处理后无纺布且在1.0 mm以上的刮膜辊间隙下制备得到的复合膜可以使用，所得复合膜对碳素墨水的截留率为可达92.8%,纯水通量为309.7 L·m^-2·h^-1,断裂强度为25.0 MPa。     

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。     

仿生水稻叶各向异性聚偏氟乙烯超疏水膜的构建及性能研究

通过静电纺丝技术制备了一种仿生水稻叶各向异性聚偏氟乙烯(PVDF)超疏水膜,研究了纺丝液配比、纺丝条件对聚偏氟乙烯纳米纤维膜的形貌、疏水性以及纤维取向的影响。结果表明,最优纺丝液溶剂配比为DMF/丙酮=5∶5,PVDF质量分数为22%。最优纺丝参数为：电压12 kV,纺丝液推注速度0.05 mm/min,滚筒接收转速2 200 r/min,接收距离15 cm。制备出的聚偏氟乙烯纳米纤维膜具有优异的疏水性和各向异性,其与水的接触角为149.5°。同时,膜的断后伸长率为94.90%,抗拉强度16 MPa。为超疏水膜及表面制备提供了一种新的可行方法。     

温敏性PVDF/PGS-g-PNIPAM纳米复合超滤膜的制备和性能

通过化学接枝法将聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)接枝聚合在凹凸棒石(PGS)纳米纤维表面,制备了系列接枝率的温敏性PGS-g-PNIPAM纳米颗粒,将其与聚偏氟乙烯(PVDF)共混制备温敏性纳米复合超滤膜,深入研究PNIPAM接枝率对膜结构和性能的影响。结果表明,凹凸棒石表面PNIPAM接枝率随溶液中NIPAM单体浓度增大而增加;PGS-g-PNIPAM使复合膜中PVDF晶核变小,数目增多,膜更为疏松多孔,PVDF/PGS-g-PNIPAM膜的平均孔径在20 nm左右,膜的平均孔径和最大孔径均随凹凸棒石表面PNIPAM 接枝率的增加而增大;PVDF/PGS-g-PNIPAM膜具有温敏性,温敏开关系数随PNIPAM接枝率的增加先增强后减弱,当接枝率为21.33%时膜温敏开关系数最大,达到1.51,膜渗透通量也最大,对牛血清白蛋白具有良好的截留和抗污染性能。     

抗润湿GO复合膜的制备及其在印染废水膜蒸馏处理中的应用

膜蒸馏技术在工业废水处理中具有一定的应用潜力和优势,然而膜污染和膜润湿问题严重阻碍其产业化发展。将氧化石墨烯（GO）和聚乙烯亚胺（PEI）通过真空抽滤的方法沉积到疏水性聚偏氟乙烯（PVDF）膜表面,制备了表面亲水、基底疏水的膜蒸馏用GO复合膜（PVDF-GO/PEI）,对膜表面微观结构进行表征,并将其应用于直接接触膜蒸馏对印染废水的处理中,对膜蒸馏过程中膜的抗润湿性及抗污染性能进行了研究。结果表明,GO层明显提高了膜表面亲水性,且对渗透通量影响较小。PVDF-GO/PEI复合膜对于印染废水中的污染物具有较高的截留性能,有机物截留率99.7%,色度可被完全去除。同时,对比原PVDF膜和PVDF-GO膜,PVDF-GO/PEI复合膜表现出稳定的渗透通量,且具有更好的抗润湿性能。分析表明,PVDF-GO/PEI复合膜优异的截留和抗润湿性能归因于膜亲水性的增强和其稳定的二维结构。     

多功能PVDF/PVP/TiO_2复合材料的制备及性能研究

通过在聚偏二氟乙烯(PVDF)塑料薄膜上负载聚乙烯吡咯烷酮(PVP)改性TiO_2光催化纳米粒子制备了集油水分离和光催化降解功能为一体的多功能复合材料。由于改性TiO_2带来的粗糙结构,使得PVDF/PVP/TiO_2-2复合薄膜具有较高的油水分离性能,分离通量和拒油率分别为164 L/(m2·h)和99.8%。除此以外,PVDF/PVP/TiO_2-2复合薄膜在30 min内对甲基橙/甲苯乳液中甲基橙降解率达到了98.22%,并且对多种不同种类的可溶性污染物均具有较好的降解效果。循环稳定性方面,PVDF/PVP/TiO_2-2复合薄膜的分离性能以及光降解性能在经过10次循环后均为发生较大的下降,具有较好的实用性。     

聚偏氟乙烯/有机累托土纳米复合超滤膜的制备、表征和性能研究

用溶液插层法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/有机累托土(OREC)纳米复合超滤膜,研究了OREC含量对复合膜力学性能、表面粗糙度、微观形貌、结晶行为和亲水性的影响,并测定了复合膜的性能。结果表明:OREC的加入对复合膜微观形貌有重要影响,使膜的孔隙率从44.6%增加至71.3%;OREC的加入有利于PVDF中亲水性β相的生成,在其含量较高时能显著提高复合膜的表面粗糙度和表面亲水性,并能同时提高复合膜的纯水通量和蛋白截留率;刚性OREC片层的加入,能显著改善复合膜的力学性能,对弹性模量的增强尤为明显,可达纯PVDF膜的5.8倍。     

PVDF共混亲水膜的制备及其性能研究

通过自由基聚合法将甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）接枝到预处理的聚偏氟乙烯（PVDF）上，制备一种新型的聚合物PVDF-g-PHEMA。以PVDF-g-PHEMA作为亲水性添加剂，利用非溶剂致相分离法（NIPS）制备PVDF共混亲水膜，并研究铸膜体系PVDF-g-PHEMA含量对PVDF共混膜亲水性能的影响。实验结果表明，铸膜体系中PVDF-gPHEMA为25%的共混膜表面水接触角103±1°降低到45.6°，膜表面抗污染性增强。通过X射线光电子能谱、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜和孔径分析仪对制备的亲水膜表面进行表征，PVDF共混亲水膜表面含有羟基、酯基、膜孔径增加。抗污染和稳定性测试表明，PVDF共混亲水膜具有优异的抗蛋白质吸附性能和良好的稳定性。     

表面沉积化镁合金基底上超疏水聚偏氟乙烯微孔膜的制备与性能

用一步浸泡法制得表面沉积化镁合金板,再以此镁合金板为制膜基底,以聚偏氟乙烯（PVDF）/N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）/辛醇/水为制膜体系,采用干-湿相转化法制备了超疏水PVDF膜,该膜的水接触角可达160°。用粗糙度仪、扫描电镜、能谱仪、红外光谱仪等对镁合金表面和PVDF膜底面的微观结构、化学组成进行表征和分析。研究表明,一步浸泡处理过的镁合金表面生成了均匀的十四酸铁沉积物,该沉积物可在膜制备中部分嵌入膜底面,增加了膜底面的粗糙度,从而使PVDF膜的疏水性大幅提高。对PVDF膜的磨损试验表明,所制备的超疏水膜表面具备良好的机械稳定性。真空膜蒸馏实验表明,所制备的PVDF膜具有较高的通量和截留率,在运行中保持了更好的操作稳定性。     

超疏水聚偏氟乙烯复合微孔膜的制备及性能

提出了一种超疏水聚偏氟乙烯（PVDF）复合微孔膜的制备方法。以相转化法制备的PVDF膜为基膜,通过恒压过滤将多壁碳纳米管（MWCNTs）沉积到PVDF基膜表面,再经聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液修饰,可制得接触角达162°、滚动角约10°的PVDF复合微孔膜。用原子力显微镜和扫描电镜对膜表面进行结构分析,并测试了膜的接触角、气通量和机械强度等性能,考察了MWCNTs及PDMS浓度对膜结构和性能的影响。研究表明,CNTs在具有微米级粗糙度的基膜上强化了纳米结构,提高了膜的粗糙度,PDMS降低了膜的表面能,二者协同作用使复合膜的接触角大幅提高,滚动角显著下降。与高度疏水的PVDF基膜相比,PVDF复合膜的疏水性大幅提高,断裂伸长率加倍,在模拟海水真空膜蒸馏过程中,保持了较高的传质通量和截留率,具有更好的操作稳定性和抗污染性能。     

MOF-199@GO改性PVDF荷电纳滤膜的制备及其性能

采用原位生长法制备了MOF-199@氧化石墨烯（GO）纳米复合材料,并对聚偏氟乙烯（PVDF）支撑膜进行表面改性,以克服PVDF膜表面疏水性。通过界面聚合反应,制备了基于MOF-199@GO改性PVDF的聚酰胺复合荷电纳滤膜。采用XRD、SEM、TEM、AFM和zeta电位等手段表征了MOF-199@GO复合材料及MOF-199@GO改性PVDF聚酰胺复合纳滤膜的结构及微观形貌,并测试了MOF-199@GO改性PVDF聚酰胺复合纳滤膜的脱盐性能。结果表明：通过MOF-199@GO复合材料对PVDF支撑膜的表面改性,有效克服了PVDF支撑膜的疏水性,实现了表面聚酰胺薄层的均匀连续生长,荷电纳滤膜表面荷负电性能显著增强,其中经MOF-199@GO充分改性的复合荷电纳滤膜表现出优异的脱盐性能,对MgSO₄、Na₂SO₄、NaCl和MgCl₂四种盐的截留率分别达到了93.56%、93.04%、87.48%和87.11%。     

亲水和疏水改性膜的抗结垢和润湿能力的对比

膜蒸馏过程受料液盐度的影响较小，可以处理高矿化度的矿井水，但膜污染和润湿制约其工业化应用。本文首次全面比较了两种商业化的疏水膜，即平板聚四氟乙烯（PTFE）和聚偏氟乙烯（PVDF），以及分别进行亲水和疏水表面改性后制备的PVA-PAA/PTFE和Teflon/PVDF两种复合膜，在直接接触式膜蒸馏（DCMD）中浓缩饱和硫酸钙溶液时的结垢和润湿程度。重点分析了两种基膜和复合膜的结垢和润湿机理，探讨它们在矿井水浓缩中的应用潜力和最佳膜结构。实验结果显示，饱和硫酸钙浓缩过程中，膜表面结垢是主要影响因素，PTFE膜和PVDF膜尽管膜微观结构差别巨大，但抗结垢能力接近；Teflon/PVDF复合膜因其表面有滑移特性而表现出完美的抗结垢性能，PVA-PAA/PTFE复合膜尽管有致密的亲水表面，抗结垢能力并不强。