以聚偏氟乙烯为基底的高渗透选择性聚酰胺/酯纳滤膜的制备与表征

以亲水性聚(N-羟乙基丙烯酰胺)(PHEAA)、疏水性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为链段的两亲性三嵌段共聚物PHEAA-b-PMMA-b-PHEAA(PHMH)为改性剂,以聚偏氟乙烯(PVDF)为基底膜材料,利用非溶剂诱导相分离法制备了PVDF/PHMH基底.与未改性PVDF基底相比,PVDF/PHMH基底表面孔径变小,孔隙率和亲水性增加;与PVDF基底纳滤膜N0相比,通过界面聚合制备的PVDF/PHMH基底纳滤膜N1表面粗糙度大、亲水性强、截留分子量小,N1纳滤膜对Na₂SO₄的截留率为96.0%,水渗透通量高达304 L·m^-2·h^-1·MPa^-1,优于商业化纳滤膜的渗透选择性.     

基于拮抗作用检测除草剂的类囊体膜生物传感器研究

利用除草剂对植物类囊体束缚酶分解过氧化氢的拮抗作用,研制了一种快速检测痕量除草剂的电化学生物传感器.将植物类囊体用聚乙烯醇-苯乙烯吡啶(PVA-SbQ)光敏聚合剂在紫外光诱导下产生大分子网状结构进行包埋,制成生物敏感膜,并固定在铂电极表面.根据加入除草剂时类囊体膜束缚酶分解过氧化氢活性的变化,对除草剂进行测定.在含有1×10^-3mol/LNaCl,5×10^-3mol/LMgCl₂和0.01mol/LH₂O₂的Tris-HCl缓冲溶液(pH=7.4)中,基于测量0.65V处H₂O₂氧化电流的变化,可以对下列浓度的除草剂进行定量检测:百草枯3×10^-9～1.5×10^-7mol/L,敌草龙1×10^-8～3×10^-7mol/L,扑草净4×10^-8～3×10^-6mol/L,阿特拉津1×10^-7～5×10^-6mol/L,莠灭净1×10^-7～5×10^-6mol/L.利用PVA-SbQ光聚合膜固定类囊体,能够使酶的活性在低温下保持数月.     

在聚砜膜表面接枝聚甲基丙烯酸及接枝膜对生物碱化合物的吸附特性

首先将聚砜(PSF)氯甲基化,制得氯甲基化聚砜(CMPSF),CMPSF流延成膜后与乙二胺(EDA)反应,制得表面键合有EDA的氨基化膜(AMPSF)。在此基础上,在水溶液体系中构建氨基-过硫酸盐表面引发体系,使甲基丙烯酸(MAA)发生接枝聚合,制得了功能接枝膜PSF-gPMAA。考察了影响膜接枝过程的主要因素,优化了接枝聚合条件。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、光学显微镜(OM)及称重法对接枝膜PSF-g-PMAA进行了表征。最后研究了功能接枝膜对氧化苦参碱和金雀花碱两种生物碱化合物的吸附特性。结果表明,采用氨基-过硫酸盐表面引发体系,可以顺利地实施MAA在PSF膜表面的接枝聚合,接枝度随氨基化膜AMPSF表面氨基键合量的增大而增大,接枝聚合适宜的温度为50℃,溶液中适宜的过硫酸盐用量为单体质量的1.0%。在适宜的条件下可制得PMAA接枝度为4.62mg/cm2的接枝膜。凭借强静电相互作用和氢键作用的协同作用,功能接枝膜PSF-g-PMAA对生物碱化合物可产生强烈的吸附作用,在中性溶液中,对氧化苦参碱和金雀花碱的吸附容量分别可达277μg/cm2和331μg/cm2。     

含氨基磺化聚芳醚酮砜质子交换膜的制备与性能

通过四元缩聚的方法合成了带有氨基的磺化度可控的磺化聚芳醚酮砜共聚物(Am-SPAEKS). 采用红外光谱和核磁共振谱表征了Am-SPAEKS共聚物的结构. 该共聚物膜具有较好的热性能、尺寸稳定性、较高的质子传导率和阻醇能力. 在80℃时Am-SPAEKS-1膜的质子传导率达到0.0894 S/cm, 而其甲醇渗透系数在25℃时为0.24×10^-6 cm²/s, 低于相同温度下SPAEKS膜(0.87×10^-6 cm²/s)和Nafion膜(2×10^-6 cm²/s). 结果表明, Am-SPAEKS膜能够满足质子交换膜燃料电池(PEMFC)的使用要求.     

燃料电池用侧链型磺化聚砜质子交换膜的性能

在制备氯甲基化聚砜(CPS)的基础上,以1,2-二羟基苯-3,5-二磺酸钠为试剂,通过亲核取代反应制备一种侧链末端为磺酸基团的侧链型磺化聚砜(PS-BDS),并采用溶液浇注法制备相应的质子交换膜(PEM),研究温度对PEM性能的影响规律。 结果表明,由于亲水基团远离疏水聚合物主链,该PEM能够形成亲水微区远离疏水微区的相分离结构,亲水区域对主链的影响较小,该PEM在高磺化度下仍能保持较好的尺寸稳定性,随着温度的升高,PEM的吸水率(WU)、吸水溶胀率(SW)和质子传导率(PC)升高,其中PS-BDS-4(离子交换容量为1.57 mmol/g)在25和85 ℃时的SW仅为22.1%和55.0%,甲醇的渗透率(DK)仅为10.17×10^-7 cm²/s,低于商业化的Nafion115(16.8×10^-7 cm²/s)和Nafion117(23.8×10^-7 cm²/s),表现出很好的综合性能。     

磺化纤维素纳米纤维多孔膜支撑的高通量纳滤膜的制备及脱盐性能

以细菌纤维素为原材料, 先后通过NaIO₄和NaHSO₃氧化还原反应制备了表面部分磺酸化的细菌纤维素(SBC)纳米纤维. 利用SBC纳米纤维多孔膜替代传统的超滤膜作为支撑底膜, 结合界面聚合反应调控制得复合纳滤膜, 并对其纳滤性能进行研究. 结果表明, 制备得到了对Na₂SO₄和MgSO₄具有高截留率(>96%)和超高分离通量(>320 L·m ^-2·h ^-1·MPa ^-1)的新型纳滤膜.     

金属螯合亲和膜吸附分离与纯化溶菌酶的研究(Ⅰ)──低温氧等离子体改性条件对亲和膜结构与吸附性能的影响

用低温氧等离子体方法对聚丙烯微孔膜表面进行改性.扫描电镜、红外光谱和光电子能谱综合分析结果表明,膜表面上产生了-OH、-COOH和C=O等极性基团,这些基团可被活化和偶联制亲和膜.所制备的Cu²⁺离子金属螯合亲和膜用于对溶菌酶的吸附,在20min和68W的最佳条件下,制成的亲和膜对溶菌酶的吸附量为8μg/cm².     

月桂酸胶束电动毛细管色谱快速分离三嗪类农药的研究

以月桂酸为表面活性剂和三羟甲基氨基甲烷(Tris)组成缓冲溶液,建立了毛细管胶束电动色谱快速测定8种三嗪类农药的方法.对电泳介质的种类及浓度、pH值、操作电压和进样时间等影响因素进行了优化,在以50 mmol/L月桂酸和100 mmol/L Tris作为缓冲溶液(pH 10.0)、体积分数为20%的丙酮作有机改性剂的条件下,可以在2.2 min内实现对嗪草酮、氰草津、西草津、莠去津、扑灭通、莠灭净、扑灭津、特丁净的分离检测.结合固相萃取(SPE)对农田水样进行测定,各农药检出限为0.5～2.5μg/L,回收率为88%～106%,相对标准偏差为3.3%～5.0%.     

接枝型镉离子印迹膜的制备及其识别选择性能

以乙二胺(EDA)为试剂,对氯甲基化聚砜微滤膜(CMPSF)进行化学改性,制得胺基化聚砜微滤膜(AMPSF);然后在AMPSF膜与水溶液界面处,构建—NH2/S2O2-8表面引发体系;最后以对苯乙烯磺酸钠(SSS)为单体、Cd~(2+)为模板、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用接枝/交联与离子印迹同步进行的方法,制得接枝型Cd~(2+)印迹膜(GIIM)。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及光学显微镜(OM)对印迹膜进行表征,并深入研究了印迹膜对Cd~(2+)的识别选择性能和渗透分离性能。结果表明,印迹膜对Cd~(2+)具有优良的结合亲和性、识别选择性及渗透分离性,结合量与渗透量分别高达1.41 mmol/cm2和0.95mg/mL,而相对于参比离子Pb~(2+)和Zn~(2+),印迹膜对Cd~(2+)的选择系数分别为9.97和11.9。     

孔雀石绿分子印迹膜的制备和渗透性

以0.45 μm混合纤维素酯微孔膜为支载膜,丙烯酰胺为功能单体,N, N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过原位聚合法制备得到孔雀石绿分子印迹膜,并研究了其对模板分子和类似物的渗透性能。以分子印迹膜作为渗透膜,单一渗透实验中,13 h后MG的渗透量达到0.118×10^-3 g/cm²,而相同时间内甲基紫、甲酚红和溴百里酚蓝的渗透量分别为0.064×10^-3、0.057×10^-3和0.044×10^-3 g/cm²,且在竞争渗透中孔雀石绿的渗透速率没有发生明显变化,而甲基紫的渗透速率却显著下降。实验表明,分子印迹膜对模板分子孔雀石绿表现出良好的渗透选择性,且在与类似物甲基紫的竞争渗透中具有优先渗透能力。     

Armos/聚砜共混中空纤维基膜及其纳滤复合膜的制备与性能研究

中空纤维膜因其体积装填密度高、占地面积小、成本相对低等优点备受关注。本文通过将Armos聚合液与聚砜(PSf)共混，经干-湿法纺丝制备了Armos/PSf共混中空纤维超滤膜，研究表明：Armos均匀分散在中空纤维膜中，中空纤维膜断面呈现疏松的多孔结构，随着Armos共混含量的增加，膜的亲水性和纯水通量均提高，但对PEG-20000截留率下降明显。以Armos/PSf共混中空纤维膜为基膜，通过界面聚合制备了中空纤维复合纳滤膜，优化的制备条件为：基膜中Armos的共混含量为4%、水相单体浓度为3%、油相单体浓度为0.15%时，制得的中空纤维复合纳滤膜性能最佳，其通量为8.40L/(m²·h)，对MgSO₄的截留率为88%。     

聚苯并咪唑/聚乙烯吡咯烷酮复合质子交换膜的制备及钒液流电池性能

将聚苯并咪唑(PBI)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)共混, 制备了一系列PBI/PVP复合质子交换膜, 研究了不同PVP含量对PBI/PVP复合质子交换膜性能的影响. 研究结果表明, PVP的加入可有效提高PBI/PVP复合质子交换膜的吸水率及硫酸吸附量, 从而提高质子电导率, 与PBI原膜相比, PBI-PVP-5复合质子交换膜的结合酸含量可达2.47 mmol/g, 质子电导率达4.81 mS/cm, 选择性(3.12×10⁵ S·min/cm³)远高于原膜(1.12×10⁵ S·min/cm³). 电流密度为120 mA/cm²时, 电池的电压效率(VE)和能量效率(EE)均较PBI原膜提高了10%, 电池自放电时间长达307 h. PVP的加入为PBI系列钒液流电池隔膜提供了一个提高质子电导率的新思路.     

环境水体中三嗪和酰胺类除草剂的固相萃取/气相色谱-质谱测定

研究了固相萃取/气相色谱-质谱联用技术测定水样中的12种三嗪类和酰胺类除草剂的方法.比较了两种不同的固相萃取柱MCX和C8对12种除草剂的吸附能力.用C18固相萃取柱萃取分析1 L水样,分别研究了上样速度、pH值、有机改性剂、不同的洗脱溶剂和用量及穿透体积对回收率的影响.用内标法定量,加标质量浓度分别为0.05、0.1、1.0μg/L时,除两种代谢物(去乙基阿特拉津和去异丙基阿特拉津)的回收率相对较低外,其它除草剂的回收率在82%～95%之间,方法检出限为0.010-0.035μg/L,用该方法可实现对环境水体中痕量三嗪和酰胺类除草剂的检测.     

MBR对污水中肠道模型病毒的去除效应

采用重力出流式膜生物反应器(MBR)对生活污水进行处理, 选择两种孔径的微滤膜考察其对污水中T4和f 2两种模型病毒的去除情况. 清水试验结果表明, 两种膜孔径组件对T4和 f 2病毒的实际截留率远大于理论截留率; 两种膜组件对T4病毒的截留均高于f 2病毒. 在MBR稳定运行状况下, 两种不同孔径的膜组件对同一病毒的截留效果无显著差别: 孔径为0.1 mm的聚丙烯(PP)和孔径为0.22 mm的聚偏氟乙烯(PVDF)对T4去除率均大于5.5 lg; 对f 2的去除率大于3.0 lg. 其原因是膜表面的滤饼层、凝胶层在病毒的截留中起了重要的作用. 膜生物反应器对病毒的去除由膜的截留、污泥絮体的吸附和生物灭活等作用共同完成. 进一步的研究发现: 活性污泥系统对病毒去除率稳定在97％以上, 主要依靠生物灭活作用完成对病毒的去除.     

聚乙烯醇-苯乙烯吡啶聚合固定叶绿体膜的制备并用于残留除草剂检测

将叶绿体处理后用聚乙烯醇-苯乙烯吡啶(PVA-SbQ)聚合膜进行固定,得到固定化叶绿体膜,该膜中叶绿体束缚酶能催化H2O2的分解产生氧,而除草剂对该指示反应有抑制作用。利用氧电极,建立了新的用于检测痕量除草剂的电流分析法。所检测的除草剂有阿特拉津、莠灭净、草净津、西玛三嗪、扑草净、敌草隆和百草枯等,检测浓度范围分别为0．25—1．75,0．04-0．7,0．1—1．1,0．1-0．8,0．2—1．8,0．01-0．12和0．006-0．02mg/L。研究了PVA-SbQ光聚合物固定化叶绿体膜的性质,结果证明该法固定的叶绿体束缚酶具有活性高、寿命长和使用方便等特点。该方法用于测定样品中除草剂残留物,取得了满意的结果。文中还对叶绿体中活性酶的作用机理进行了探讨。     

磁性茶籽壳活性炭固相萃取-超高效液相色谱/质谱法测定环境水样中三嗪类除草剂

以茶籽壳为原料,采用水浴法制备磁性生物质活性炭(MBAC)材料,并将其用作磁性固相吸附剂,结合超高效液相色谱/质谱法检测环境水样中西玛通、西玛津、莠去通、特丁通、草净津、异戊乙净、特丁津7种三嗪类除草剂。采用扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱技术对材料的表面形态和特征基团进行分析。考察了MBAC用量、萃取时间、解吸条件和水样pH值等因素对萃取效率的影响。研究结果表明,当MBAC用量为23.0 mg,pH=7.0,在22 min内吸附达到平衡,7种三嗪类除草剂的检出限为0.1～1.0 ng·L~(-1)。将该方法应用于环境水样的测定,加标回收率在79.9%～103.3%范围内,相对标准偏差为1.3%～9.6%。方法操作简单快速、准确可靠、检出限低,可用于水样中痕量三嗪类除草剂残留的检测。     

特丁津分子印迹整体萃取棒的研制及其萃取性能

以特丁津为模板分子,甲基丙烯酸为功能单体,三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为交联剂,甲苯为致孔剂,在75 ℃下封管聚合反应24 h后,以HF溶液腐蚀除去玻璃毛细管,制备得到分子印迹整体萃取棒,优化了聚合配方和合成条件.采用扫描电镜表征了萃取棒表面形貌,结果表明:萃取棒表面呈疏松、多孔的结构.研究了特丁津分子印迹整体萃取棒作为三嗪类除草剂样品前处理分离介质的萃取条件和萃取性能.采用甲苯为萃取剂,萃取60 min后以150 μL甲醇解吸.与不加模板分子的整体萃取棒相比,分子印迹整体萃取棒对模板分子特丁津及其结构类似物西玛津、西草净、莠去津、莠灭净、扑灭津及特丁净表现出选择性识别能力,富集率分别提高到1.5～8.1倍,对氯三嗪的萃取选择性优于硫三嗪.     

MIL-101(Cr)材料的合成及对水中布洛芬的吸附研究

制备了MIL-101(Cr)材料,借助X-射线衍射和红外光谱技术确认了标题化合物的结构,利用扫描电子镜(SEM)技术及物理吸附技术表征了其形貌特征与孔结构特征。结果表明MIL-101(Cr)材料大小均匀,平均粒径为0.8μm, BET比表面积与总孔容积分别为1505 m²·g^-1和0.11 cm³·g^-1。随后进行了对布洛芬的吸附研究,结果表明MIL-101(Cr)对布洛芬的吸附在30 min即可达到平衡,且为拟一级动力学过程,符合Langmuir吸附模型,最大吸附量为136.3 mg·g^-1。10 mg MIL-101(Cr)吸附剂可实现20 mg·L^-1布洛芬溶液中溶质的98%去除率。以上实验结果可为探究MIL-101(Cr)在水中有机污染物的去除提供参考。     

富氮多级孔炭材料的制备及其吸附分离CO2的性能

使用新型含氮聚合物席夫碱为炭源, SBA-15为模板,通过纳米铸型法原位合成微孔-中孔-大孔串联的多级孔富氮炭材料.材料的比表面积为752 m²·g^-1,孔容0.79 cm³·g^-1; X光电子能谱分析表明炭材料中的氮含量高达7.85%(w).将所制备的多孔炭材料应用于CO₂的吸附分离,发现炭材料的微孔发挥主导作用,表面氮掺杂发挥辅助作用.在两者的协同作用下, CO₂吸附量在常压、273 K下可达97 cm³·g^-1, CO₂/N₂和CO₂/CH₄的分离比(摩尔比)分别为7.0和3.2,低压亨利吸附选择性分别为23.3和4.2.采用Toth模型对单组分平衡吸附进行拟合,并根据理想溶液吸附理论(IAST)预测双组分CO₂/N₂和CO₂/CH₄混合气体的分离选择性分别为40和18.     

硅胶表面扑灭津分子印迹材料的制备及性能表征

以扑灭津为模板分子,在甲苯溶液中经三步反应合成了基于硅胶表面修饰的分子印迹聚合物,并探讨了聚合物制备工艺,验证了聚合物的结构。红外1726cm-1指认印迹膜中的羰基特征峰,元素分析表明印迹材料含碳量18%,N2吸附实验表征印迹膜厚度为0.3nm。应用高效液相色谱-质谱考察了扑灭津和其它3种三嗪农药水溶液中的竞争吸附特性。研究表明:本法制备的表面印迹材料对4种三嗪类农药的吸附均优于参比材料。