离子液体[Bmim]Cl改性PVDF膜的制备与性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水性,提高其过滤性能和抗污染性能,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)为添加剂,通过共混法和热致相分离法(TIPS)制备改性PVDF超滤膜;探究离子液体添加量对膜的水接触角、水通量、截留率和通量恢复率等的影响,并利用EDX表征[Bmim]Cl在膜表面的分布状态,通过SEM观察膜的微观结构。结果表明:[Bmim]Cl在膜表面均匀分散,改性膜的水接触角明显变小,亲水性得到较大改善;随着[Bmim]Cl质量分数提高,膜中指状孔变少,粒子堆积状态愈发明显,膜皮层厚度先减小后增大,水通量和截留率变化趋势与之相反,而通量恢复率逐渐提高;当[Bmim]Cl质量分数为0.25%时,改性膜水通量达到峰值,约为80 L/(m~2·h),比纯PVDF膜提高61.1%;当[Bmim]Cl质量分数为0.50%时,改性膜皮层最薄,截留率达到最大值95%左右,通量恢复率达86.4%,比纯PVDF膜分别提高了38.4%和17.9%。     

纳米Al2O3改性PVDF超滤膜的制备及其抗污染性

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的水通量和抗污染性能,以无机纳米氧化铝粒子作为添加剂与PVDF共混,采用相转换法流延成膜.用接触角测定仪测得膜与水的接触角用以表征膜的亲水性的变化;用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察膜的表面孔分布和断面孔的结构及纳米颗粒在膜中的分散情况;采用万能电子试验机(W-56)强度测定仪测定膜的机械性能;利用杯试超滤装置对改性膜的抗污染性能进行研究,并对污染膜上的污染物进行了气相色谱和质谱分析.结果表明,纳米Al2O3的加入量(质量百分比)为2%时,改性膜具有较好的水通量、强度和抗污染性能;纳米Al2O3的加入没有改变膜的微观结构.改性膜在保持PVDF有机膜原有特性的基础上,通过改善PVDF膜的表面亲水性而使其通量和抗污染性能得到增强.     

PVDF/PDA/Ag催化膜对亚甲基蓝的催化降解

为制备可降解染料抗污染的催化膜材料,首先用多巴胺(DA)对聚偏氟乙烯(PVDF)粉末进行改性,然后用改性的PVDF粉末制备了多孔平板膜,随后利用聚多巴胺的还原性原位在膜中负载和固定了银纳米颗粒,得到了PVDF/PDA/Ag催化膜;采用傅里叶变换红外光谱仪、场发射扫描电镜、X射线光电子能谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪等对膜进行表征,并用亚甲基蓝溶液对膜的催化性能进行测试.结果表明:PDA改性的PVDF膜表面和膜孔中成功引入了Ag纳米粒子;随着催化反应温度由20℃增加到40℃,催化膜对亚甲基蓝的催化反应速率常数由0.088 min~(-1)增加到0.394 min~(-1);实验中对亚甲基蓝的催化降解呈一级反应动力学,表观反应速率常数为0.066 15 min~(-1),活化能Ea值为56.13 k J/mol,而且催化膜表现出很好的重复利用性,在重复使用8次后,降解率仍保持在80.8%以上.     

PVDF/纳米Al2O3共混超滤膜的制备及其性能

为提高聚偏氟乙烯超滤膜的亲水性,增强其在水处理中的抗污染能力,以无机纳米氧化铝粒子作为共混剂与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,采用相转化法流延工艺制得共混超滤膜.用透射电镜观察纳米氧化铝粒子在膜中的分布;用扫描电镜对膜表面、断面孔结构及孔径进行观测.改性前后超滤膜的测试结果表明,纳米A l2O3的加入改善了PVDF超滤膜的强度、通量、亲水性和抗污染性.     

PVDF/TiO_2复合平板超滤膜的制备与性能研究

采用自制纳米TiO2溶胶、商品化纳米TiO2粒子溶胶表面涂覆PVDF膜制得PVDF/TiO2复合膜.通过纯水通量、截留率、接触角以及抗污染性能等实验,考察了不同粒径、浓度的纳米TiO2溶胶对PVDF膜性能的影响,并利用FT-IR和SEM表征了该复合膜的微观构造.结果表明:复合膜的分离性能得到提高,且自制纳米TiO2溶胶改性的PVDF膜综合性能较优异,其接触角由改性前的85.0°降至46.0°,并且去离子水清洗50min后,通量恢复率稳定在95%以上;FT-IR分析显示,复合膜表面羟基数有所增加;SEM观察表明,在PVDF膜表面镶嵌和吸附有一定量纳米TiO2粒子使复合膜呈现出良好的抗污染性能.     

聚乙烯醇改性聚丙烯微孔膜的性能

为了得到亲水性和抗污染性能好的聚丙烯微孔膜,采用表面涂覆法将聚乙烯醇固定在聚丙烯膜的表面.通过红外光谱对聚丙烯微孔膜改性前后的基团进行了表征;研究了反应时间、聚乙烯醇浓度等反应条件对聚乙烯醇固定率的影响.结果表明,聚乙烯醇的固定率随着反应时间和聚乙烯醇浓度的增加而增加.最佳反应条件为50 ℃下反应2 h,聚乙烯醇质量分数为1%,戊二醛质量分数为2%,得到的改性膜的水接触角从110°下降至62°,两个月内水通量的变化不明显,膜的亲水性和抗污染性较好.     

超声凝胶对复合超滤膜结构与性能的影响研究

将纯纳米TiO2和改性TiO2粒子分别添加到聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜铸膜液中,在超声辅助下进行凝胶成膜,制备出了不同结构与性能的PVDF复合超滤膜.采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、接触角测定、膜渗透测定等手段考察了超声波作用下不同改性复合膜结构与性能的变化(包括膜微观结构、表面接触角、膜通量、截留率).结果表明:超声凝胶作用提高了改性复合膜表面的粗糙度,使其亲水性得以强化;加速了凝胶过程溶剂与非溶剂之间的微相分离,使膜结构由海绵结构向指状多孔结构转变;在KH570-纳米TiO2与甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯酸(AA)-纳米TiO2改性复合超滤膜中,后者改性膜亲水性强化效果较为显著,且在截留率基本保持稳定的前提下,膜通量可达到85 mL/(cm2.h).     

GO/PVDF复合微滤膜制备及其性能表征

为了探究GO对PVDF微滤膜亲水性及渗透性能的影响,以GO作为无机添加剂,利用相转化法制备了高性能GO/PVDF复合微滤膜,先后考察了铸膜液预挥发时间、凝固浴温度对复合膜性能的影响,同时从成膜机理的角度上分析了GO投加量对复合膜结构和性能的影响,确定了最优制膜配方.结果表明:保持铸膜液预挥发时间为0 s、凝固浴温度为29℃时更有利于提高膜纯水通量和截留率;投加GO后大幅度提高了膜亲水性,当GO的相对质量分数(即相对于PVDF的质量分数)为1.5%时,膜表面形成了致密的多孔结构,使纯水通量提高了87.6%,对BSA的截留率从63.56%增加到了71.27%.     

QCM-D研究BSA在不同改性PVDF超滤膜表面的吸附行为

为进一步探究经不同改性添加剂(聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙烯醇PVA和聚乙二醇PEG)改性后的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜表面对牛血清蛋白(BSA)的动态吸附行为,用旋转涂覆法将膜固定在晶片表面,采用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究不同改性膜表面上的蛋白质吸附行为以及吸附层的黏弹性随时间的变化规律.结果表明:BSA的吸附行为不仅与膜表面的亲水性有关,还受其表面化学性质的影响.不同亲水性条件下PVDF/PEG膜表面吸附量较少且不易清洗;对于PVDF/PVP和PVDF/PVA膜,随着亲水角减小,|-ΔD/Δf|值变化显著,吸附层的构象也发生明显的变化.不同添加剂所含的特殊官能团(—OH、—O—和—CON—)不仅能够降低膜表面污染物的吸附量,还能够影响吸附层的结构,易于清洗.     

两亲性三嵌段PDMAEMA/PMMA聚合物共混改性PVDF膜的制备与性能表征

为了制备pH刺激响应型智能膜,并为膜改性提供结构可控的两亲性聚合物共混改性剂,以聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为亲水链段、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为疏水链段,通过RAFT聚合合成两亲性三嵌段聚合物PDMAEMA-b-PMMA-b-PDMAEMA(PDMD),采用1H-NMR对其化学结构进行了表征.以PDMD作为改性剂,通过NIPS法制备PVDF改性膜,采用ATR-FTIR、XPS、SEM和接触角测定仪对PDMD/PVDF改性膜的表面化学结构、微观形貌和亲水性进行了表征.结果表明:随着聚合物改性剂的增加,PDMD/PVDF改性膜表面PDMAEMA含量增加,改性PVDF膜的初始接触角由纯膜的108.9°降低至92.4°,纯水(pH 5.2)通量由纯膜的15.0 L/(m2·h)增大至250.0 L/(m2·h);并且改性膜随着纯水pH值的逐渐减小,膜通量减小,纯水pH值从11降到3时,通量从225.6 L/(m2·h)降至91.2 L/(m2·h).因此PDMD的加入改善了PVDF膜亲水性,可为pH刺激响应型智能膜的构建提供新材料.     

聚偏氟乙烯膜表面亲水改性研究进展

从膜表面改性出发,综述了等离子体改性、辐照接枝改性、热诱导改性、表面化学反应、表面涂覆等提高膜亲水性、抗污染特性和膜通量的改性方法.简要介绍了改性的机理及最新研究进展,分析了各种改性方法的优缺点,探讨了今后膜改性的有效途径.     

聚多巴胺涂覆Cu-MBG的生物活性及抗菌性能研究

为了获得适用于治疗骨髓炎骨组织缺损及修复的生物材料,受贻贝蛋白的强黏附性能的启发,以掺铜的生物玻璃(Cu-MBG)纳米颗粒为基底,在Cu-MBG表面涂覆聚多巴胺(PDA),得到Cu-MBG@PDA;对PDA涂覆前后的Cu-MBG纳米颗粒的形貌和结构进行表征,分析其亲水性、体外生物活性及抗菌性能。结果表明：经过PDA涂覆的Cu-MBG@PDA的水接触角减小到44.31°,亲水性能明显提高;在体外模拟体液(SBF)中浸泡之后,Cu-MBG@PDA样品比Cu-MBG有着更快的羟基磷灰石形成能力;经过PDA涂覆的Cu-MBG@PDA具有优异的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)的抑制率都提高到99.90%以上。经过PDA涂覆的Cu-MBG@PDA具有更优异的亲水性、体外生物活性及抗菌性能,有望应用于慢性骨髓炎导致的骨组织缺损及修复方面的治疗。     

PVDF微滤膜的制备、改性及其血液净化应用初探

以聚偏氟乙烯（PVDF）为膜基材制备一种胆红素吸附膜。采用蒸汽诱导相转化法制备PVDF微滤膜,考察了PVDF质量分数、溶剂和添加剂种类等条件对膜性能与结构的影响。结果表明,当铸膜液中聚合物质量分数为7%~8%时,PVDF微滤膜的性能和结构较优;当聚合物质量分数固定、丙酮和N, N⁃二甲基甲酰胺为混合溶剂、甘油为添加剂时,PVDF微滤膜的纯水通量最大。进一步涂敷聚乙烯基亚胺制备改性PVDF膜,结果表明改性PVDF膜具有一定的血清胆红素去除能力。     

超滤过程中蛋白质的空间分布规律

为了研究超滤过程中蛋白质对膜污染的贡献,以异硫氰酸荧光素(FITC)对牛血清蛋白(BSA)进行标记,通过激光共聚焦显微镜(CLSM)观察聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜过滤过程中BSA的膜相分布,探讨过滤通量及多巴胺改性对PVDF超滤膜过滤性能的影响。结果表明:在超滤过程中,BSA在疏水作用下逐渐吸附在膜孔内壁,表现出由表及里的BSA附着现象;当过滤通量由120 L/(m~2·h)提高至240 L/(m~2·h)时,BSA在膜内的附着量和过滤阻力均无显著变化;而经多巴胺改性后由于膜表面吸附的BSA量下降可使得过滤阻力比未改性时降低了40%。     

CT／PVDF 超滤膜的制备与油水分离应用的研究

以钙钛矿型粉末（CT powder）作为无机添加剂与聚偏氟乙烯（PVDF）共混,采用相转换法合成了有机－无机共混超滤膜。利用平板错流超滤装置对超滤膜进行纯水通量、油水乳化液截留以及抗污染性能测试;通过扫描电子显微镜（SEM）观察了膜的表面形貌、断面结构和污染物分布情况;通过污水实验,测试CT／PVDF超滤膜的抗污染性能及自净性能。结果表明：当添加质量分数为1％CT powder时,可以较大地提高PVDF超滤膜的通量,减缓膜通量下降率,提高其抗污染性能和自净能力。且在油水分离实验中,渗透液水质,如浊度、油含量和化学需氧量等,均达国家排放标准。     

超亲水聚苯硫醚复合膜的制备及性能

为了提高聚苯硫醚(PPS)膜的亲水性,通过表面涂覆法和表面接枝法对PPS膜进行亲水性改性。利用邻苯二酚(CA)与聚乙烯亚胺(PEI)共沉积在膜表面形成亲水涂层,再通过表面接枝γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)得到了超亲水PPS复合膜,并对其结构组成进行了表征,测定了改性膜的水接触角、纯水通量、抗污染性能和稳定性。研究结果表明:红外光谱分析中改性膜出现了C=N、N—H和C—O—C的吸收峰;XPS分析中改性膜出现了O、N和Si元素的特征峰,这2种分析结果都证明成功制备了超亲水PPS复合膜;改性后的膜的孔径和表面平滑程度都有所下降;与PPS膜相比,超亲水PPS复合膜的上下表面接触角都达到了0°,纯水通量也增加到68 L/(m~2·h),这说明PPS膜的亲水性得到明显改善;复合膜的通量恢复率达到了92.62%,说明复合膜有良好的抗污染性能;复合膜在强酸性(pH=1)和弱碱性(pH=11)环境中保持着良好的稳定性,在强碱性(pH=14)环境中会丧失部分性能。     

UiO-66改性PVDF超滤膜的制备及亲水性

为了改善聚偏氟乙烯(PVDF)的亲水性和力学性能,将UiO-66与PVDF共混,采用溶液致相分离法制得共混超滤膜;考察了不同含量的UiO-66纳米粒子对PVDF超滤膜的纯水通量、亲水性、截留率、力学性能等的影响,并利用扫描电子显微镜观察超滤膜的形貌,通过X射线衍射仪表征了UiO-66在超滤膜中的存在状态和晶体结构,通过拉伸测试仪和接触角测量仪分别表征了超滤膜的力学性能和膜表面的亲水性。结果表明:在UiO-66的质量分数为1.67%时,膜的性能最优,与原膜相比,纯水通量提高了6倍,约达到120 L/(m~2·h);对BSA的截留率提高了11.53%,约达到95.16%;水接触角降低了24°,达到68°;拉伸强度提高了2.2倍,约为4.13 MPa。     

酸碱及氧化剂对聚偏氟乙烯超滤膜老化的影响

为研究水处理中超滤膜的老化规律,利用低浓度的氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(Na_2CO_3)、次氯酸钠(NaClO)、盐酸(HCl)和柠檬酸(H_3Cit)老化聚偏氟乙烯超滤膜.通过纯水通量、TOC截留率、扫描电镜图像、拉伸性能、傅里叶红外光谱等方法表征超滤膜老化的特性,探索生产中使用的酸碱及氧化剂对PVDF超滤膜结构和性能的影响.结果表明,酸、碱及氧化剂的使用均会导致PVDF膜的结构及性能退化,特别是NaOH和NaClO,其影响更为明显.经NaOH、Na_2CO_3和NaClO老化75 d后,TOC截留率从36%分别降低至15%、27%和17%.NaOH老化15 d后断裂拉力和伸长率降低11%和20%.碱和氧化剂对膜的截留效果及机械性能的影响大于酸清洗剂.NaClO对膜表面亲水性的影响显著高于其他清洗剂.PVDF的脱氟化氢反应产生CO和CC键是超滤膜老化的直接原因之一.     

聚偏氟乙烯中空纤维膜亲水改性研究进展及应用

聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维作为功能性纤维的一种,常用于水处理领域。而PVDF聚合物的强疏水性使中空纤维膜具有较差的渗透性能与抗污染能力,其应用与发展受限,因此需要对PVDF中空纤维膜进行亲水改性处理。从PVDF与中空纤维膜的特点出发,总结了几种常用的PVDF中空纤维膜亲水改性方法。阐述了PVDF中空纤维膜在海水淡化以及废水处理等方面的应用,并对PVDF中空纤维膜的亲水改性研究进行展望。     

负载Ag纳米粒子的PPS膜的制备及其抗生物污染性能

为探究Ag纳米粒子在膜中的抗微生物污染性能,通过多巴胺(PDA)在聚苯硫醚(PPS)膜表面自聚合,形成PDA包覆的PPS膜(PPS@PDA),在碱性条件下将PPS@PDA膜浸泡在不同浓度的AgNO3溶液中,制备PPS@PDA/Ag膜;采用FT-IR、XRD、XPS、SEM等方法对改性PPS膜的结构和性能进行表征,并研究负载Ag纳米粒子的PPS膜的抗微生物污染性能.结果表明:膜的亲水性大大提升;改性后Ag纳米粒子成功地在膜的表面及内部形成;随着Ag纳米粒子浓度的增加,改性膜的抗微生物污染性能逐渐增强,对于大肠杆菌产生了(5±1)mm的抑菌圈,而对于金黄葡萄球菌产生了(3±1)mm的抑菌圈,对大肠杆菌的抗菌效果更好.