层层组装界面聚合制备聚酰胺复合正渗透膜研究

以聚丙烯腈(PAN)为支撑膜材料,利用相转化法制得PAN基膜,水解改性后作为支撑层,通过界面聚合法制备聚酰胺正渗透复合膜.考察了界面聚合次数对复合膜表面形貌结构、粗糙度、亲水性及正渗透性能、反渗透性能的影响.实验结果表明,膜表面粗糙度和亲水性随着界面聚合次数的增加而增大,而反渗透水通量随着界面聚合次数的增加而减小,盐截留率随之而增大,而正渗透性能测试中水通量和盐逆向通量随界面次数的增加而减小.综合得知,经过2次界面聚合后,复合膜表面粗糙度和亲水性较好,正渗透水通量达到16.97L/(m~2·h),盐逆向通量为6.02g/(m~2·h).     

聚偏氟乙烯/坡缕石复合膜的制备及性能研究

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜的综合性能,将自然界中亲水性纤维状物质坡缕石(APT)作为一种添加剂加入铸膜液中,通过相转化法制备出PVDF/APT复合超滤膜。系统研究了APT的添加对复合膜微观结构、亲疏水性、过滤性能、热稳定性及抗污染性能的影响规律。结果表明,同原膜相比,复合膜孔径变小,亲水性提高,水通量、蛋白截留和抗污染能力提高。接触角由原膜87.4°降低到78.8°;APT添加量6%时,水通量由原膜104.1L/(m2·h)增加到复合膜232.4L/(m2·h);牛血清蛋白(BSA)污染后,复合膜通量恢复率由原膜37.9%上升到59.4%。综合实验结果表明,APT是一种优良的PVDF膜改性剂,添加量为6%时,膜具有较好的综合性能。     

基于石墨烯量子点TFN膜的制备与性能

利用哌嗪与均苯三甲酰氯的界面聚合反应将石墨烯量子点(GQDs)作为水相添加剂掺入到纳滤膜分离皮层中构成薄层纳米复合膜GQDs-PA-TFN,并采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、Zeta电位、水接触角等进行表征分析.研究发现,即使水相中加入的GQDs量较低,GQDs-PA-TFN膜的表面结构、荷负电性和亲水性能也可得到有效改善.同时为了保证GQDs-PA-TFN膜对小分子物质的高效截留,在不牺牲膜渗透通量的情况下进行了二次界面聚合反应.当GQDs添加量为质量分数0.003%,在实验得到的最佳反应条件下制备的GQDs-PA-TFN膜在0.6 MPa压力下渗透通量为36.9 L/(m~2·h),是未添加GQDs的薄层复合膜的1.4倍,对MgSO_4的截留率为95.8%.     

PU/PVC复合膜的制备及应用

采用湿法相转化法制备了PU/PVC/SiO2复合膜,并用膜性能测试仪、扫描电子显微镜测试了膜的性能与结构.结果显示:SiO2的加入,可改善PU杂化膜的微孔结构并优化膜的性能,在该体系中加入PVC和PU共混,可以提高成膜速度及微孔结构,水通量和截留率得到了明显的提高.将制得的超滤膜用于处理麻杆蒸煮废液取得了较好的效果,与PU复合膜的对卵清蛋白的截留测试结果是一致的.     

碳纳米管中间层高性能正渗透复合膜的制备与研究

为了制备兼具高通量和高盐截留的聚酰胺正渗透复合膜,采用喷涂的方法在传统聚砜基底制备构建超薄碳纳米管(CNTs)中间层,并在碳纳米管中间层表面界面聚合制备聚酰胺层.本文从聚酰胺复合膜的支撑层和活性层之间的界面调控入手,系统研究了CNTs中间层对聚酰胺(PA)活性层生成过程和形貌结构的影响,并测试分析了CNTs中间层对聚酰胺复合膜正渗透性能的影响.实验结果表明,喷涂CNTs中间层的复合正渗透膜显著提升了水通量,在1mol/L的NaCl溶液作为汲取液的情况,复合膜在PRO模式下的平均水通量达33.27L/(m2·h),较未含有CNTs中间层的复合膜通量提升了55.18%,而且"净盐通量"下降了26.63%,仅为0.047g/L.通过构建碳纳米管(CNTs)中间层,大幅提升了聚酰胺复合正渗透膜的水通透性,同时并不牺牲复合膜的盐截留性能,克服了传统正渗透复合膜的水渗透-盐截留trade-off效应.     

PVDF/PU-编织管复合膜的制备及其性能研究

采用浸没沉淀相转化法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚氨酯(PU)-编织管复合管状膜。考察了PVDF/PU不同质量比例、编织管管径、疏密对管状复合膜性能的影响以及不同管径复合膜膜组件的膜通量。结果显示,随着体系中PU含量的增加,体系更加倾向于发生快速的液液分相,导致复合膜孔隙率增加和水通量提高。管径的增大对管状复合膜的水通量影响很小,但是膜组件的装填密度随着管径的增大而降低,膜组件膜通量依次降低。随编织管未填充系数的增大,复合膜的厚度减小,水通量增加。     

石墨炭纳米颗粒改性聚砜支撑层制备正渗透复合膜

正渗透膜分离技术是以膜两侧的渗透压差作为驱动力,因此能耗低,符合绿色节约型社会的发展需求.然而,主流的聚酰胺复合膜在正渗透过程中存在内浓差极化现象,使其水通量远小于理论值.因此,改性正渗透复合膜减小其内浓差极化以提高水通量,对促进正渗透技术大规模应用具有重要的意义.本研究采用相转化法制备了掺杂石墨炭纳米颗粒的聚砜支撑层,通过间苯二胺和均苯三甲酰氯在支撑层表面进行界面聚合制备了聚酰胺薄层复合膜(Thin-film composite,TFC).采用扫描电子显微镜和接触角分析仪对聚砜支撑层和TFC复合膜进行表征,观察膜表面形貌和亲水性,考察不同石墨炭纳米颗粒添加量对正渗透膜性能的影响.结果表明:在基膜中掺杂石墨炭纳米颗粒会使基膜表面孔隙率增大,表面亲水性增强,结构参数减小,这表明内浓差极化得到有效的改善.当石墨炭纳米颗粒添加量为0.01％(质量分数)时,水通量在活性层朝向汲取液(AL-DS)时达到22.4 L/(m2·h),相比未改性的正渗透膜增加了96.7％,这表明新型石墨炭材料可以有效地提高聚酰胺复合膜的正渗透分离性能.     

支撑层与亚胺化条件对聚酰亚胺纳滤膜结构和性能的影响

支撑层的选择及制备方法改进对均匀分离层的形成及高分离性能纳滤(NF)膜的制备具有重要影响.文中对比了由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚丙烯腈(PAN)膜、聚四氟乙烯(PTFE)膜为支撑层制备的纳滤膜,通过扫描电镜、热重分析等对聚酰亚胺纳滤(PI NF)膜进行结构表征及分离性能测试.筛选出以PTFE为支撑层获得的聚酰亚胺(PI)纳滤膜具有均匀的分离层.以间苯二胺(MPDA)、均苯四甲酰氯(BTAC)分别作为水相及有机相单体,通过界面聚合法(IP)结合不同亚胺化方式获得PI分离层,筛选出了以化学亚胺化方式获得的PI NF膜具有较高的水通量.结果表明,采用孔径为0.22μm的PTFE作为支撑体,通过化学亚胺化方式,制备的PI NF膜在400 kPa下,具有36.4 L/(m2·h)的水通量.实验结果将为高分离性能PI NF膜的制备提供一定的参考.     

界面聚合中单体结构对复合支撑液膜稳定性的影响

以界面聚合法在支撑液膜的支撑体基膜表面形成一层亲水层,研究了界面聚合改性过程及水相单体结构对复合支撑液膜渗透性和稳定性的影响,以膜表面zeta电位、接触角、透油速率和液膜萃取过程传质通量衰减率对复合膜性能加以表征。结果显示,界面聚合时先浸水相再浸油相,膜表面的荷负电性强,有利于金属阳离子(以Ni(Ⅱ)为代表)的传输。支撑液膜萃取镍(Ⅱ)结果显示,原膜传质通量在30h内由358.2mg/(m2·h)降为0,而赖氨酸分子因具有强亲水基团羧基且脂肪链的引入会增加聚合物大分子的柔曲度,以其制备的复合液膜支撑体表面具有较好的亲水性,对液膜相的锁闭能力较强,Ni(Ⅱ)的传质通量在30h内仅衰减28.3%,有利于增强支撑液膜在长期运行中的稳定性。     

氧化石墨烯含量对聚砜超滤膜结构和性能的影响

以氧化石墨烯和聚砜作为前体,采用浸没沉淀相转化方法制备氧化石墨烯/聚砜复合超滤膜.通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪分别对复合膜的断面结构、官能团及膜表面的接触角进行表征和测定;使用超滤杯测定复合膜的水通量及通量恢复率;同时测试了复合膜的抗菌性.结果表明:当氧化石墨烯含量为2%时,复合膜的指状孔结构明显而且较粗,水通量达到峰值242.43L/(m2·h);此时复合膜的亲水性和抗污染性显著提高,复合膜的抗菌性能也得到改善.     

界面聚合反渗透复合膜材料及其表面修饰

针对我国反渗透复合膜材料研究领域存在的膜材料品种单一、膜性能相对较差、膜产品缺乏核心竞争力等现状,重点开展了界面聚合反渗透复合膜材料及其表面修饰方面的研究工作.从功能单体与制备工艺入手,研究开发高性能反渗透复合膜材料;采用表面改性技术,对界面聚合反渗透复合膜材料进行表面功能化修饰,研究开发界面聚合反渗透复合膜材料的表面改性实用技术;以期为我国反渗透复合膜材料及其产业的发展提供核心材料和先进制备技术.     

巯基接枝氧化石墨烯/聚酰胺复合膜制备及反渗透脱盐性能

反渗透膜技术作为脱盐的核心技术,在海水和苦咸水淡化、超纯水制备、污水回水等领域具有广泛应用前景,但其渗透性-选择性之间的 “trade-off” 效应仍是限制反渗透技术发展的一大挑战。本研究将表面功能化(接枝巯基官能团)的氧化石墨烯(GO)掺入间苯二胺水相溶液中,通过水相间苯二胺和有机相均苯三甲酰氯界面聚合的方法制备出巯基接枝氧化石墨烯(GO-SH)/聚酰胺(PA)反渗透复合膜。利用TEM、SEM、EDS、FTIR和NMR对接枝后粉体进行表征,利用2 g·L?1 NaCl水溶液测试膜的脱盐性能,优化了界面聚合水相pH和反应时间的设定。研究结果表明,GO-SH能够更均匀地分散在PA中,优化后的pH为11,反应时间为4 min,当改性后粉体含量为0.09wt%时,复合膜水通量可达48 L·m?2·h?1,脱盐率达到99.6%,相较于本实验接枝前纳米材料复合的PA膜分别提高了30% 和2.54%。表面功能化的GO有效地解决了无机纳米粒子和有机聚合物的相容性,提高膜脱盐性能,有望进一步降低反渗透项目的运行成本。      

复合纳滤膜的温度敏感性

采用界面聚合的方法分别制备了聚哌嗪酰胺(PPA)水凝胶及以PPA为功能层的复合膜。研究表明:(1)聚哌嗪酰胺水凝胶的低临界溶解温度(LCSt)在31.5℃附近,溶胀动力学的研究表明聚哌嗪酰胺水凝胶的溶胀度具有温度敏感性;(2)聚哌嗪酰胺复合膜的截留性能具有温度敏感性,水通量随温度的升高急剧增大,截留率随着温度的升高而略有下降;(3)流动电位法的研究表明聚哌嗪酰胺复合膜表面的Zeta电位随温度的升高其绝对值变小,复合膜表面电性能的变化证明了复合膜截留性能的温度敏感性。     

聚乙烯醇为基材的超滤膜研究进展

在详细介绍了热处理、接枝、交联、共混、杂化等PVA超滤膜制备方法的基础上,重点介绍了采用界面聚合、电纺丝等新方法制备改性PVA薄层复合超滤膜的研究进展;由于改性PVA薄层复合超滤膜优异的性能使它成为今后PVA超滤膜制备领域的一个发展方向.     

5-异氰酸酯异肽酰氯/ZnO/超支化聚酰胺纳滤膜的制备及性能EI北大核心CSCD

为获得大通量抗污染纳滤膜,通过5-异氰酸酯异肽酰氯(ICIC)与超支化聚酰胺(HBPA)在聚丙烯腈(PAN)超滤膜表面的界面聚合反应,将纳米氧化锌引入聚酰胺分离层制备ICIC/ZnO/HBPA纳滤膜。扫描电镜(SEM),X射线能谱分析证实ZnO的存在;接触角测试结果显示,引入ZnO后膜表面亲水性增强,最小接触角为22.7°。与未加ZnO相比,加入ZnO的膜通量增大了约2.6倍,为102 L·m^-2·h^-1,且对NaCl,MgCl 2,Na2SO4和MgSO4的截留率提高。随着ZnO用量的增加,膜对大肠杆菌抑菌性增强。适当增大单体含量或延长界面聚合时间有利于提高膜对无机盐的截留率,但截留率顺序发生变化。当HBPA含量为0.8%(质量分数,下同)、ICIC含量为0.1%、ZnO用量为0.02 g、反应时间为10 min时,制备的纳滤膜对NaCl,MgCl2,Na2SO4和MgSO 4的截留率分别为60.8%,96.4%,95.1%,96.7%,通量分别达到53,54.7,53.7 L·m^-2·h^-1和54.7 L·m^-2·h^-1。     

界面聚合法制备海藻酸钠/聚砜复合纳滤膜

以聚砜(PS)超滤膜为基膜,海藻酸钠(Sodium Alginate,NaAlg)和均苯三甲酰氯(TMC)分别为水相和油相反应单体,经界面聚合反应制备一种新型复合纳滤膜.研究了制备影响因素对复合膜分离性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)对复合膜的表面形态和断面结构进行了表征.结果表明,当海藻酸钠的质量分数为2.0%,TMC的质量分数为0.25%,TMC反应时间为30s,热处理温度为50℃,热处理时间为10min时所制备的膜性能最好.所制备的复合纳滤膜在操作压力1.0MPa下,对1 000mg/L的Na2SO4溶液的脱盐率为84.9%,通量为12.2L/(m2.h).     

新型耐高温聚芳酰胺复合膜的制备及性能

为了将反渗透技术在高温流体环境中使用,研究制备具有较高热稳定性的超滤膜以制备耐热性良好的复合膜,以杂萘联苯聚芳醚超滤膜为支撑层,通过间苯二胺与均苯三甲酰氯的界面聚合制备聚芳酰胺复合膜.研究了聚合反应中单体的浓度、反应温度和反应时间等与膜性能的关系.用原子力显微镜照片表征了膜表面形貌的变化,证明致密复合层的形成是膜性能变化的关键.考察了操作温度、压力对膜性能的影响.随着操作压力和温度的提高,膜的通量迅速增加,但对2000 mg·L-1的NaCl溶液的截留率则保持在99.0%左右,无明显变化.膜在1.6 MPa、80℃下重复测试30 d,性能无明显降低,说明其具有良好热稳定性.     

Pentachlorophenol removal from water using surfactant-enhanced filtration through low-pressure thin film composite membranes

Removal of pentachlorophenol from water is investigated using the surfactant-enhanced cross-flow membrane filtration technique in which anionic surfactant; sodium dodecyl sulfate (SDS) is the carrier of pentachlorophenol. The separation performances are studied by varying SDS concentrations (相似文献   

荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备及表征

以聚四氟乙烯(PTFE)平板膜为基膜,对其进行亲水改性后,以支化聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)为主要单体,通过界面聚合制备了荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜。采用红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜和固体表面Zata电位分析仪研究了复合纳滤膜的表面化学结构、微观形貌和荷电特性,结果表明,在亲水PTFE基膜表面形成了致密的多层结构,复合纳滤膜在pH为中性的条件下呈现荷正电。通过优化制备条件,复合纳滤膜对MgCl_2溶液的截留率达到95.7%,水通量为13.47 L/(m~2·h)(测试液浓度1000 mg/L,操作压力0.4 MPa)。此外,测试复合纳滤膜对不同盐溶液的截留率大小顺序为MgCl_2(95.7%)MgSO_4(90.7%)Na_2SO_4(77.5%)NaCl(58.1%),对聚乙二醇(PEG)的截留相对分子质量为402。研究表明制备的复合纳滤膜在硬水软化领域具有潜在的应用价值。     

原位生长制备ZIF-8/聚酰胺双层复合纳滤膜及其染料分离性能

以2,6-二氨基吡啶、均苯三甲酰氯为水相和油相单体,通过界面聚合法制备吡啶功能化聚酰胺(PA-PY)膜,随后利用酰氯水解羧基和吡啶氮原子与锌离子的配位作用,在膜表面原位生长ZIF-8(类沸石咪唑酯骨架材料-8),制备了ZIF-8/聚酰胺(ZIF-8/PA-PY)双层复合纳滤膜。扫描电镜分析结果表明:原位生长法可在PA-PY分离层生成晶型结构完整、致密的ZIF-8层,且随着原位生长时间的增加,ZIF-8层逐渐增厚。ZIF-8/PA-PY双层复合纳滤膜对负电性染料的截留率较高,原位生长时间为12h时,双层复合纳滤膜对甲基蓝截留率为97.9%,刚果红为99.6%。