超支化聚硅氧烷改性聚偏氟乙烯微孔膜的制备及膜蒸馏性能

采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A-174)水解缩合反应合成超支化聚硅氧烷(HPSi O),并用其改性聚偏氟乙烯(PVDF)制备疏水HPSiO-PVDF微孔膜。通过红外光谱、核磁共振、水接触角、孔隙率、孔径分布、力学强度等表征方法研究了所制膜的结构和性能,以及微孔膜膜蒸馏性能。结果表明,HPSiO的加入降低了膜孔径,提高了微孔膜的孔隙率、疏水性能、力学性能及真空膜蒸馏性能。     

聚偏氟乙烯膜的研究进展

探讨和介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜、超滤膜、共混膜和改性膜近来的研究情况，提出开发高性能的疏水性微孔膜和小孔径亲水性超滤膜，并解决亲水性PVDF膜的耐污染问题，成为PVDF膜的主要研究方向、     

聚偏氟乙烯膜的超疏水改性研究

为提高疏水膜的疏水性能,使其可在膜蒸馏、膜吸收等领域有更广泛的应用.采用溶液相转移法制备超疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜,考察了铸膜液中PVDF和非溶剂(低分子二醇类化合物PG)的浓度对膜润湿性能的影响.结果表明,通过改变铸膜液中PVDF、PG的浓度,能使PVDF膜的表面静态接触角从75.1°提高到161.7°,滚动角仅为15.8°.还研究了PVDF复合膜的制备条件对膜润湿性能的影响,结果表明,在一定的非溶剂浓度范围,增加复合膜涂覆液中非溶剂PG的加入量,有利于得到较高的复合膜表面接触角,但膜丝在涂覆液中的浸泡时间也需要相应延长.当非溶剂PG的质量分数为39.1%、浸泡时间为50 s时,复合膜表面接触角达到了155°.     

氟树脂对聚偏氟乙烯膜疏水性的影响

采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,以氟树脂为疏水助剂,制备聚偏氟乙烯(PVDF)膜.采用不同偶联剂对疏水助剂氟树脂进行改性,研究了改性氟树脂对PVDF膜疏水性的影响.研究结果表明:添加疏水助剂氟树脂可改善PVDF膜的疏水性.当经偶联刺G502改性的氟树脂添加量为10%时,PVDF膜与水的静态接触角达到120°.通过集灰实验表明添加改性氟树脂的PVDF膜具有较好的疏水性.     

膜接触器吸收二氧化碳过程中的膜润湿研究

自制疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜膜组件,采用二乙醇胺(DEA)溶液为吸收液进行二氧化碳吸收实验,研究了在膜接触器中的微孔膜润湿随操作时间的变化,以及吸收液浓度和温度对膜润湿的影响.实验结果表明,随着吸收过程的进行,膜润湿百分率逐渐增加;膜润湿随着DEA溶液浓度的增大而下降;升高温度促进了微孔膜的润湿.利用微孔膜渗入机理、Fick定律和膜孔径对数分布函数,我们提出了膜吸收过程中膜润湿百分率随时间变化的理论方程,并且对实验数据进行了拟合,得到了较好的拟合效果;同时理论上分析了膜润湿对总传质系数的影响.     

PVDF中空纤维膜改性研究(1)交联PVP制备亲水化PVDF中空纤维膜

利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的自交联以及与聚偏氟乙烯(PVDF)的互交联,实现了PVDF微孔膜的亲水化改性.考察了溶液浓度、反应时间等因素对改性PVDF膜性能的影响,采用FT-IR、NMR、接触角和水通量等测试方法表征改性前后PVDF膜的性能.结果表明,自交联PVP的强吸水性使得改性后的PVDF膜(PVDF-cl-PVP膜)亲水性显著提高,与水的接触角45 s内即可降至0°,膜的纯水通量为600 L/(m2·h).PVDF与PVP的互交联以及PVP的自交联结构使得PVP牢牢固定于PVDF微孔膜外表面及膜内部孔通道表面,实现了PVDF微孔膜的永久亲水化.PVDF-cl-PVP膜经纯水反复清洗后仍能保持很高的亲水性.经PVP改性后,PVDF膜的通量恢复率提高了16％,表明PVDF-cl-PVP膜的抗污染性得到显著提高.     

表面引发接枝聚合制备MWCNTs-g-PMMA及对PVDF微孔膜性能的影响EI北大核心CSCD

以表面引发接枝聚合制备多壁碳纳米管接枝聚甲基丙烯酸甲酯(MWCNTs-g-PMMA)。通过非溶剂致相分离(NIPS)法制备聚偏氟乙烯(PVDF)/MWCNTs-g-PMMA复合微孔膜。通过差示扫描量热和衰减全反射红外光谱测试考察了微孔膜的热性能和结晶性能,通过水接触角和水通量测试分析了膜的亲水性能,通过场发射扫描电子显微镜和力学性能测试分析了膜的微观形貌和力学性能。随着MWCNTs-g-PMMA接枝率和含量的增大,PVDF复合微孔膜的结构和性能明显改善。当MWCNTs-g-PMMA接枝率和含量分别为28. 6%和1%时,PVDF复合微孔膜的亲水性能、结晶度、β相和力学性能相对纯PVDF膜提升最为明显。     

整体非对称性PVDF中空纤维膜在真空膜蒸馏中的应用

采用乙醇与次氯酸钠溶液去除商品化聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜中的亲水性物质,从而恢复PVDF膜材料本征的疏水性,并将疏水膜应用于真空膜蒸馏(VMD)脱盐试验中。在进料温度为70℃,进料流量为120L/h,真空度为-90kPa的操作条件下考察了次氯酸钠溶液浓度,pH值,温度对PVDF中空纤维膜在真空膜蒸馏海水淡化中的处理效果。结果表明:次氯酸钠浓度为8000mg/L,pH为11,温度为45℃时,处理效果最优,并将最优条件下处理所得中空纤维膜应用在真空膜蒸馏稳定性实验中,在200h的运行过程中,通量稳定在5~6kg/m2·h,同时脱盐率可稳定在99.9%。     

PVDF疏水中空纤维膜的膜蒸馏含盐废水处理性能研究

利用新型高通量聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜,对石化企业废水经反渗透(RO)处理的浓排水进行减压膜蒸馏(VMD)处理实验.研究了RO浓排水流速、温度和冷侧真空度对VMD过程中PVDF膜性能的影响,考察了PVDF膜在VMD法RO浓水浓缩过程中的性能变化.结果表明,原液流速对膜性能无明显影响;原液温度或冷侧真空度提高都会使膜的产水通量明显上升,而产水电导保持稳定.在冷侧真空度为-0.095MPa、原液温度70℃、流速0.66m/s的条件下,经15.2h实验,将RO浓排水浓缩20倍,膜的产水通量从25.8L/(m2*h)降低至11.8L/(m2*h),产水电导低于4霺/cm,脱盐率高于99.99%,产水CODCr值约30mg/L.经过5次浓缩实验后,PVDF膜的通量和产水电导均保持稳定.     

膜蒸馏海水淡化过程研究:三种膜蒸馏过程的比较

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水微孔膜,以质量分数3.5%NaCl水溶液为模拟海水测试液,进行膜蒸馏脱盐实验.比较了真空(VMD)、气扫式(SGMD)和直接接触膜蒸馏(DCMD)过程的脱盐性能,考察了料液温度、流速、浓度以及冷侧冷凝条件等操作条件对过程性能的影响.结果表明:VMD过程的产水通量最高,达到21.8 L/(m2·h);DCMD次之,SGMD最小.三种MD过程的渗透通量均随料液温度的升高而增大,随料液浓度的增加而降低;SG-MD和VMD过程通量分别随冷侧气体流速和真空度增加而提高,而DCMD过程通量则几乎不随冷却水流速变化而改变.SGMD、DCMD和VMD过程的脱盐率分别为99.97%、99.98%和99.99%,几乎不随操作条件而改变.     

聚偏氟乙烯超疏水分离膜的制备

采用溶液涂覆-浸没相分离法对聚偏氟乙烯膜(PVDF)进行表面复合改性,制备了超疏水分离膜。初步考察了涂覆液中PVDF固含量和涂覆条件(浸泡时间、预蒸发时间、凝固浴组成和凝固浴温度)对复合膜疏水性能的影响。实验结果表明,当涂覆液中PVDF含量为1.88%(质量分数)时,膜丝有最大接触角136°;复合膜的接触角随浸泡时间的延长呈现先增大后减小的趋势,当浸泡时间为40s时,接触角最大,达到133°;在较短时间内(0～5s),预蒸发时间对复合膜的接触角影响不大;复合膜的接触角随着凝固浴中DMAc含量的增加而逐渐减小,随着凝固浴温度的增大而增大,当凝固浴温度为65℃时,膜表面的接触角增至153°。     

聚偏氟乙烯中空纤维膜表面疏水化制备方法研究

提出了一种新的多孔膜表面疏水化处理方法,通过超滤操作,使分散液中聚偏氟乙烯(PVDF)颗粒沉积在PVDF中空纤维膜表面,然后进行干燥处理,利用PVDF材料特有的本体粘附效应,得到表面疏水化改性的PVDF膜。通过超声处理改性后的PVDF膜,验证了表面疏水层与基膜的结合稳定性。初步优化了涂覆工艺条件:预洗酒精体积浓度80%;预洗基膜时间120min;涂覆后膜丝干燥时间60min;PVDF颗粒固含量0.099%(质量分数);涂覆压力0.050MPa;涂覆时间30min。涂覆后PVDF中空纤维膜内表面接触角从(83±3)°提高至(144±3)°。涂覆后的膜应用于高污染的发酵液膜蒸馏中,抗亲水化时间从180min延长至380min。     

凝固浴强度对原位聚合改性聚偏氟乙烯膜结构与性能的影响

采用原位聚合的方法得到聚偏氟乙烯(PVDF)与聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)的均相共混溶液,以不同配比的水和溶剂磷酸三乙酯(TEP)的混合溶液作为凝固浴,通过非溶剂复合热诱导相分离方法,制备了系列具有互穿网络结构孔的亲水性PVDF微孔膜.X射线光电子能谱(XPS)分析表明,随着凝固浴中水含量的增加,PHEMA在PVDF微孔膜表面富集度增加.原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)发现,随着凝固浴中水含量的增加,PVDF微孔膜上表面由开孔结构逐渐发展为致密结构,且粗糙度随之减小.通过动态接触角测试发现,随着凝固浴中水含量的增加,改性PVDF微孔膜初始接触角由139.7°降低到64.7°,水滴在膜表面的浸润时间由313s减小到16s.水通量测试表明,随着凝固浴中水含量的增加,PVDF微孔膜的纯水通量由2 300L/(m2.h)减小到400L/(m2.h),但由于具有良好的可润湿性,改性干膜仍然保持与湿膜相当的水通量.     

聚偏氟乙烯杂化微孔膜的疏水性研究

采用改进的水蒸气(或称水雾蒸气)诱导成膜的方法制备强疏水性的聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜.在制膜液中添加了正硅酸乙酯(TEOS),水蒸气中添加了碱后,制备的PVDF/Si杂化微孔膜的疏水性更强,水接触角得到较大提高.实验初步考察了TEOS的浓度、环境相对湿度、蒸汽中凝胶时间和蒸汽中碱的浓度对膜表面接触角的影响.结果表明,在一定范围内,膜上表面的接触角随TEOS的浓度、相对湿度和蒸汽中凝胶时间的增加而增大.扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)照片显示,改进的蒸汽诱导法形成的杂化膜上表面无致密皮层,呈网状多孔结构并附着微米级的球形颗粒,且蒸汽中适宜的碱浓度有利于球状颗粒的形成和长大;断面呈对称的海绵状结构.     

MMA-co-AA两亲性共聚物对聚偏氟乙烯膜性能及微观结构的影响

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸(AA)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用自由基共聚合成了两亲性无规共聚物MMA-co-AA,并将其与聚偏二氟乙烯(PVDF)共混,通过浸没沉淀相转换法制备了PVDF共混膜。利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)以及水接触角等对共混膜的性能与微观结构进行了研究。结果表明,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂以及两亲性共聚物MMA-co-AA有利于提高PVDF的结晶度,能促进β-PVDF晶型的形成。同时,MMA-co-AA能引发PVDF共混膜表面出现微孔,随着两亲性共聚物含量的不断增加,共混膜的接触角逐渐减小,表面亲水性得到改善。     

聚偏氟乙烯微孔膜一步法亲水化改性研究

采用高能电子束预辐照接枝的方法,研究了液相丙烯酸(AAc)和苯乙烯磺酸钠(SSS)双元混合体系对聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜的接枝改性,用一步法直接制备了含有羧酸基团和磺酸基团的强亲水性PVDF微孔膜.考察了辐照剂量、反应时间、反应温度、单体浓度、单体配比以及反应溶液pH值等对接枝率的影响.采用FT-IR、接触角和水通量表征改性前后的膜表面性质和膜性能.结果表明,接枝改性后膜的亲水性增强,接触角随接枝率的增加而降低,水通量随接枝率的增加呈现出先升后降的变化,这主要是由于高接枝率时膜表面和膜孔被接枝链堵塞.     

纳米粒子超疏水改性聚偏氟乙烯膜的研究

利用喷涂沉淀法对聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行表面改性,考察了喷涂液中纳米粒子(NP)的浓度和纳米粒子与胶粘剂(PDMS)的质量比对聚偏氟乙烯改性膜性能的影响.测定了改性前后聚偏氟乙烯膜的表面接触角以及膜的结构变化,并研究了膜的抗润湿和抗污染性能.结果表明,当喷涂液中纳米粒子的质量浓度为1%,纳米粒子与胶粘剂的质量比为4:5时,膜表面接触角从102°提高到156°.在直接接触式膜蒸馏实验中,改性膜的抗润湿性能和抗污染性能均较改性前有较大的提高.     

疏水膜在十二烷基苯磺酸钠溶液中的浸润研究

分别将聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)平板膜浸润到十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液中,通过测量膜的重量随时间的变化进行膜浸润的研究,同时考察膜材料、活性剂溶液的浓度和温度对微孔膜润湿的影响.实验结果表明:PTFE膜的润湿速率远低于PVDF膜的;增大溶液的浓度或升高温度在相同润湿时间膜孔浸润百分率增大.基于毛细管渗入机理和膜孔径对数正态分布函数,提出微孔膜的润湿百分率与时间的理论方程,并且对PVDF膜的润湿实验数据进行拟合,得到较好的拟合效果.     

聚偏氟乙烯膜的亲水化改性研究进展

强疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水化改性是当前分离膜研究的热点之一.从膜本体及膜表面两个角度对PVDF膜的亲水化改性进行了综述,介绍了共混、共聚、化学改性、等离子体处理及接枝改性等多种改性方法的机理、特点及改性效果.     

导热增强型PVDF膜及其膜冷凝过程强化

为了增强PVDF膜的导热性能,将导热性能优异的短多壁碳纳米管(SMWCNTs)与PVDF共混制成疏水多孔膜.当SMWCNTs质量分数为0.2%时,PVDF膜的疏水性和机械性能都得到了明显提升,其导热性能从0.068 6 W/(m·K)提升到0.077 1 W/(m·K),在膜冷凝应用中的回收率和流量分别达到了17.39%和0.85 kg/(m~2·h),提高了膜冷凝过程的效率.