PVDF/PDA共混膜的制备及其性能研究

采用多巴胺自聚合原理生成聚多巴胺,通过聚多巴胺对PVDF膜进行共混改性,制得聚偏氟乙烯/多巴胺(PVDF/PDA)共混膜.采用SEM、纯水和酵母悬浊液超滤杯恒压过滤测试以及抗污染能力测试等对共混膜的结构和性质进行考察,同时探讨了不同共混浓度及不同PDA添加量对膜抗污染能力的影响.PDA添加量为0.3%(质量分数)时,纯水通量从PVDF对照膜的56.19L/(m2·h)提高至69.63L/(m2·h).通过重复过滤实验考察共混膜的抗污染能力,结果表明,加入PDA后共混膜的抗污能力有很大提高,PVDF对照膜的一次和二次通量恢复率仅为68.5%和56.4%,而PDA改性后的共混膜通量恢复率均在90%以上.     

4A沸石分子筛/PVDF/SMA-g-PEG共混膜的制备及性能研究

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的水通量、抗污染能力和使用寿命,对PVDF膜进行亲水化改性.将有机-无机材料共混杂化,选取4A沸石分子筛作为无机添加剂引入PVDF/SMA-g-PEG有机基体中,制备4A沸石分子筛/PVDF/SMA-g-PEG杂化膜.分别采用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪观察了膜样品的表面结构.测定膜样品孔隙率达76.31%,纯水通量为700.30L/(m~2·h),对牛血清蛋白的截留率为65.5%,污染后纯水通量恢复率为94.6%,膜样品在100s内接触角的变化率逐渐增大.膜的拉伸强度和断裂伸长率在4A分子筛质量分数为16%时,与PVDF膜相比分别增长了84.9%和213.6%.4A沸石分子筛质量分数为16%的4A分子筛/PVDF/SMA-g-PEG共混膜的亲水性、抗污染性和力学性能均高于PVDF膜,故其应用前景广阔.     

GO/PVDF共混超滤膜的制备及其抗生物污染性能研究

将氧化石墨烯(GO)加入PVDF铸膜液中,通过浸没沉淀法制备不同GO含量的PVDF共混超滤膜,考察了GO掺杂对PVDF超滤膜亲水性和膜孔道结构的影响,并以铜绿假单胞菌进行共混膜的抑菌性能和抗生物污染性能测试.研究结果表明,共混GO可以降低PVDF膜的接触角,提高其亲水性,增大支撑层指状孔比例,提高纯水通量.当GO质量分数为0.5%时,PVDF膜接触角降低至64°,纯水通量提高64%.共混GO也大大提高了PVDF膜的抑菌性和抗生物污染性,在过滤铜绿假单胞菌溶液时,PVDF膜的不可逆阻力为5.4×10~(12) m~(-1),PVDF/0.5%GO共混膜的不可逆阻力为1.8×10~(12) m~(-1),减小了66.7%.     

PVC/ PVA共混膜的制备及性能研究

采用相转化法制备了聚氯乙烯/聚乙烯醇(PVC/PVA)共混膜,讨论了聚乙烯醇与聚氯乙烯的共混相容性,以及聚乙烯醇含量对共混膜透过性能、亲水性能及机械性能的影响.实验结果表明,聚氯乙烯/聚乙烯醇共混体系为部分相容体系;当铸膜液中聚合物质量分数为12%、聚合物中聚乙烯醇质量分数为10%时,共混膜亲水性较好,水通量可由160.3 L/(m~2·h)增大到298.5 L/(m~2·h),对牛血清蛋白的截留率为82.5%,同时膜的弹性和韧性明显增强;聚乙烯醇可以有效地改善聚氯乙烯超滤膜的亲水性和机械性能,是优良的聚氯乙烯膜共混改性材料.     

远程氩等离子体对聚偏氟乙烯超滤膜的表面改性

利用朗缪尔探针和发射光谱法诊断远程氩等离子体,确定了离子密度和活性粒子的分布规律,以预测最佳改性区域;采用远程氩等离子体改性聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,设计正交实验探究远程氩等离子体处理改性效果的最优工艺组合,并通过水接触角表征超滤膜改性前后的亲水性能;利用扫描电镜和X射线光电子能谱表征膜表面的形貌和化学成分变化,并通过拉伸性能测试表征改性后PVDF超滤膜强度。最后,通过海藻酸钠(SA)过滤实验评价膜改性前后过滤性能及抗污染性能。实验结果表明,远程氩等离子体改性的最优条件为,射频功率90 W、处理时间90 s、压强20 Pa、距放电中心40 cm处;PVDF超滤膜表面通过远程氩等离子改性后,其表面通过引入含氧、含氮基团提高了其表面亲水性能,水接触角从95.63°降至62.19°,且改性后的PVDF超滤膜最大拉伸强度由403.11 gf/cm~2增至为439.37 gf/cm~2。通过SA过滤实验,改性后的PVDF超滤膜具有良好的过滤性能和抗污染性能,其水通量和SA通量分别从123.36 L/(m~2·h),49.08 L/(m~2·h)增至151.98 L/(m~2·h),68.10 L/(m~2·h),截留率从77.35%增至87.25%,总污染率从72.50%降至60.20%。     

聚偏氟乙烯膜的Fenton氧化改性研究

采用Fenton试剂对聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行氧化改性,研究了[H2O2]/[Fe2 ]及温度对超滤膜性能的影响,测定了改性前后超滤膜的纯水渗透通量、截留性能、膜表面亲水性、耐污染性性能及红外光谱.结果表明,随着[H2O2]/[Fe2 ]比值的增大,纯水渗透通量由纯PVDF膜的26.7L/(m2·h)提高到103.2L/(m2·h),膜表面水接触角由75°降为58.5°,黏附功由91.64mN/m提高到110.84mN/m.温度升高利于改性.[H2O2]/[Fe2 ]比值为12时,红外光谱图中出现了C=C双键及O-H键的伸缩振动特征峰,膜阻力增大系数m由纯PVDF膜的1.049减小到0.448,膜的耐污染性能得到明显改善.     

TiO_2溶胶改性PVDF中空纤维超滤膜的亲水化研究

通过PVDF铸膜液中添加TiO_2溶胶,采用相转化法制备了PVDF-TiO_2中空纤维共混超滤膜,并经SEM-EDX、亲水性与超滤测试、以及抗污染实验等手段研究了TiO_2溶胶对PVDF中空纤维膜的结构和亲水性能的影响.结果表明:当TiO_2含量为4.5%时,膜的亲水性能较好,抗污染性有明显的改善,在保持截留率基本不变的情况下,纯水通量明显提高,由108L/(m~2·h)提高到244 L/(m~2·h);但过高的TiO_2含量会产生严重的纳米颗粒团聚现象而造成膜的各项性能指标下降.     

弱可见光催化活性La-TiO2-还原氧化石墨烯填充聚偏氟乙烯共混膜的构建

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的通量及抗污染性能,首先利用吸附相反应技术耦合乙醇热处理制备La掺杂TiO₂-还原氧化石墨烯(La-TiO₂-RGO),再将其与PVDF共混制备La-TiO₂-RGO/PVDF抗污染超滤膜。结果表明,均匀分散于PVDF高分子中表面亲水的La-TiO₂-RGO增多,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜的水通量和抗污染性能也显著提升。当La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜中出现团聚体,则会削弱其膜通量和抗污染性。在La-TiO₂-RGO填充量(与PVDF质量比)为2.0%时,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜具有最优纯水通量。La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜最高纯水通量可达171.5 L·m?2·h?1,是PVDF膜的5倍以上,其通量衰减速率也明显低于PVDF膜。另外,由于La-TiO₂-RGO具有可见光催化活性,被污染后的La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜经过光照处理后用水清洗,其膜通量恢复率较直接用水清洗后的通量恢复率大幅提高;热处理温度升高,La-TiO₂-RGO弱可见光活性增强,光照后La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜通量恢复率变大。但过高热处理温度抑制了La-TiO₂-RGO中Ti3+形成,且削弱其光活性,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜通量恢复率反而下降;对于La-TiO₂-RGO填充量为2.0%的La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜,被污染后分别采用直接水清洗、仅光照处理2 h、先光照处理2 h后水清洗的膜通量恢复率分别为79.28%、52.42%、90.01%。      

基于RTIPS-NIPS法制备含辣素衍生结构防污超滤膜及其性能研究

采用原位聚合法,将含辣素衍生结构功能单体N-(2-羟基-3-甲基-6(甲硫基)苄基)丙烯酰胺(HMMBA)通过物理共混引入聚砜(PSf)铸膜液中,并通过反相热诱导相分离法与非溶剂诱导相分离法(RTIPS-NIPS)联用进行高通量防污超滤膜的制备.系统考察了HMMBA含量对膜的结构形态、亲水性、分离性能和抑菌性能等的影响.结果表明,当HMMBA添加量达到2%(质量分数)时,超滤膜的接触角由PSf膜的85°降低至62°;机械强度由29.46 N增加至31.71 N;以5 mg/L的腐殖酸为料液进行过滤实验时,改性超滤膜的稳定通量为420 L/(m~2·h),与未改性PSf膜[200 L/(m~2·h)]相比提高了110%;抑菌率达到了97%以上,且通量恢复率由67.59%提升至86.34%.因此,采用RTIPS-NIPS联用将HMMBA应用在超滤膜中既可以提高膜的亲水性、机械性能和分离性能,同时还能够有效抑制膜污染的产生.     

V_2O_5纳米线改性PVDF超滤膜的制备及其分离性能

水热合成出超亲水的V_2O_5纳米线,然后将其与PVDF铸膜液直接共混,制备出不同V_2O_5纳米线添加量的PVDF改性杂化超滤膜,系统地研究了V_2O_5纳米线对超滤膜结构和分离性能的影响.结果表明,随着V_2O_5纳米线添加量的增加,改性膜的孔隙率和孔尺寸逐渐增大,膜的亲水性也逐渐增强.当V_2O_5纳米线添加量为2.0%时,V_2O_5纳米线修饰PVDF膜的纯水通量达到621.98 L/(m~2·h),对BSA的截留率为92.5%.此外,抗污染实验表明,V_2O_5纳米线改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能.     

PVDF/EVOH共混膜制备及其抗污染特性的分析

用相转化法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行了乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)共混改性,系统考察PVDF/EVOH共混比和凝胶浴温度对共混膜性能的影响.并使用原子力显微镜(AFM)胶体探针定量测定了共混改性前后,亲/疏水性污染物与膜之间作用力的变化特点,结合宏观过滤实验解析添加EVOH对PVDF抗污染性能的影响.结果表明:PVDF/EVOH相容性最佳的共混比为9∶1.与纯PVDF膜相比,PVDF/EVOH共混膜的亲水性明显提高.共混膜的亲水性及拉伸强度随着凝胶浴温度的增大而增大,但是纯水通量随着凝胶浴温度的增大而减小.主要是因为高凝胶浴条件下膜表面有致密的皮层形成.膜-污染物间作用力及污染试验表明,添加EVOH后有效降低了膜-污染物间的相互作用力及相应的膜污染速率,表明了EVOH的引入能有效改善了膜的抗污染性.     

溴化聚苯醚超滤膜的表面亲水改性

先以溴化聚苯醚(BPPO)为基体,利用相转化法制备超滤膜,再用聚乙烯亚胺(PEI)作为改性剂,对BPPO膜进行一步法表面亲水改性.结果表明,PEI的接枝对膜具有较好的交联作用,随着接枝程度的提高,膜的纯水通量从125 L/(m~2·h)下降至90L/(m~2·h),但截留能力随之提高,表现为切割分子量从270 000下降至157 000.同时,随着PEI接枝量的增加,膜表面亲水的氨基含量不断增加,膜的亲水性和抗污能力随之提高.实验表明,改性膜经牛血清蛋白(BSA)溶液污染后,其纯水通量恢复率最高可达89%,相比BPPO基膜提高了约40%.     

新型耐高温复合反渗透膜的制备与性能

以杂萘联苯聚芳醚腈酮超滤膜为基膜,间苯二胺作为水相单体、均苯三甲酰氯作为有机相单体,通过界面聚合法制备了新型耐高温聚芳香酰胺复合反渗透膜.研究了单体浓度、反应时间对膜性能的影响,用扫描电子显微镜和红外光谱仪表征了界面聚合反应前后膜表面形貌和化学结构的变化,并对膜的耐高温性能进行了考察.随着操作温度从20℃升高到95℃,膜的脱盐率保持在97.9%,通量从7.4 L/(m~2·h)上升至31.4 L/(m~2·h);膜在沸水中煮沸至3 h,其脱盐率基本不变而通量先增加后趋于稳定,表明杂萘联苯聚芳醚腈酮复合反渗透膜具有优良的耐高温性能.     

聚偏氟乙烯-g-聚乙二醇共混超滤膜的制备及抗蛋白质污染性能

在臭氧活化下通过自由基引发的聚合反应,合成聚乙二醇(PEG)接枝聚偏氟乙烯(PVDF)共聚物(PVDF-g-PEG),并与PVDF共混制备了超滤膜,探讨了PEG链长和相对含量对超滤膜相分离进程、理化性质及抗蛋白质污染性能的影响规律。研究结果表明,PEG链长增加,接枝率明显下降。随PVDF-g-PEG在共混膜中添加量增大,相转化延迟分相趋势加大,共混膜的孔隙率和亲水性及纯水通量显著提升。当膜内PVDF-g-PEG400含量大于20%后,共混膜对牛血清蛋白(BSA)的截留率仍能保持在94%以上,但BSA的静态吸附量低于20μg/cm~2。PVDF-g-PEG能显著降低超滤膜对BSA过滤过程中的不可逆污染指数和堵孔阻力系数,延缓BSA过滤通量衰减速率,表现出优异的抗蛋白质污染性能。PEG链长对膜面粗糙度影响较大,对超滤膜抗蛋白质污染的贡献更加突出。     

PVDF/PAMAM复合膜的制备及对铜离子的吸附性能

超支化聚合物聚酰胺-胺(PAMAM)含有大量端氨基和酰胺基团,可以通过络合配位作用吸附重金属离子,增加代数可进一步提高其吸附能力。本工作将不同代数的PAMAM分别与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,通过浸没沉淀相转化法制备出能够吸附铜离子的PVDF/PAMAM复合膜。利用红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FESEM)以及原子力显微镜(AFM)等表征手段对膜的结构与形貌进行表征。通过纯水通量测试可知,膜的纯水通量由PVDF膜的64.86 L/(m~2·h)提高到PVDF/G4.0 PAMAM复合膜的424.00 L/(m~2·h),膜的亲水性得到显著提高。重金属离子静态吸附实验表明,PVDF/PAMAM复合膜对铜离子的吸附量由PVDF膜的2.60 mg/g提高到22.65 mg/g,提高了约7.70倍。通过分析吸附等温线可知,PVDF/PAMAM复合膜能够持续吸附铜离子,在550 min时还能够持续吸附,吸附动力学符合准二级动力学模型,属于化学吸附。PVDF/PAMAM共混拓宽了PVDF膜在吸附重金属领域的应用。     

分子氨化改性聚醚砜膜的亲水性和抗污染性能

通过氨化聚醚砜(PES-NH_2)与纯聚醚砜(PES)共混的方法,经过非溶剂致相转化(NIPS)法得到了亲水抗污型聚合物膜。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线电子能谱(XPS)对膜的结构和表面化学组成进行了分析。结果表明,以氨化聚醚砜(PES-NH_2)为共混改性剂时,共混膜的表面亲水性和抗污染性能均得到显著改善;当改性剂的含量为6%且压力为0.2 MPa时,膜材料的水通量可达到146.3 L/(m~2·h),其抗污染性能和截留率都相对较好。通过分子氨化改性能够显著改善聚醚砜膜的亲水性和抗污染能力。     

PVDF/HCEC共混微孔膜研究

采用S/L相转化法制备了PVDF/HCEC共混微孔膜。讨论了共混比、固含量、添加剂对膜性能的影响。结果表明,固含量为15%,w(PVDF)∶w(HCEC)=8∶2的无水LiCl为成孔剂时共混膜在0.1MPa下的纯水通量为157.88L.m-2.h-1,对卵清蛋白的截留率为91.38%。对共混膜的化学稳定性和抗蛋白质污染性与纯PVDF膜进行了对比测试,共混膜的耐酸、耐氧化性较纯PVDF膜好,耐碱性能较差。     

改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备与性能的研究

以接枝马来酸酐的改性聚偏氟乙烯(PVDF-g-MAH)为膜材料,采用浸没沉淀相转化方法制备超滤膜.在绘制PVDF-g-MAH-溶剂-水体系的三元相图基础上,研究并讨论铸膜液中溶剂体系、聚合物浓度以及添加剂浓度配比对膜性能和结构的影响,比较了接枝前后超滤膜的亲水性和抗污染性.研究结果表明:在聚合物-溶剂二元体系发生相分离过程中,4种溶剂体系所需非溶剂(水)的量的顺序为:DMAC>NMP>DMF>DMSO;以DMAC溶剂制备的铸膜液,制得的膜表面相对致密,纯水通量小,截留率高;随着聚合物浓度的提高,膜的通量下降,截留率提高;同时SEM照片也显示了随聚合物浓度的增加,超滤膜表层趋于致密,支撑层指状孔孔径缩小,孔数增多;超滤试验结果表明,在截留率相同的前提下,用PVDF制备的超滤膜纯水通量为104.6 L/(m2·h),而PVDF-g-MAH制得的超滤膜纯水通量为230L/(m2·h),同时对比了连续超滤BSA溶液12 h后的膜通量衰减状况,两种膜的通量的衰减率分别为36%和15.4%,表明以改性材料制备的超滤膜的亲水性和抗污染性能均得到提高.     

聚醚砜与杂萘联苯共聚醚砜共混超滤膜的制备

以聚醚砜(PES)与杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)为膜材料,通过溶液共混,采用相转化法制备了PES/PPBES共混超滤膜.结合差示扫描量热分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、旋转黏度计、接触角测量仪、扫描电子显微镜、万能材料试验机等,分析了PES/PPBES共混比例对铸膜液相容性、铸膜液黏度、超滤膜结构和性能等的影响规律.实验结果表明,当共混物中PPBES质量分数低于20%时,PPBES与PES具有较好的相容性;实验范围内,PES/PPBES中空纤维共混超滤膜均有较高的牛血清蛋白(BSA)截留率,膜的亲水性明显提高,纯水通量显著增加,当PPBES质量分数为30%时,纯水通量可达到60.5L/(m~2·h),是PES膜的2.5倍左右.     

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。