戊二醛-硫酸混合交联壳聚糖/聚砜复合纳滤膜的结构与性能

以聚砜超滤膜(截留分子量10 000)为基膜,壳聚糖乙酸溶液为铸膜液,使用相转化法制备了戊二醛-硫酸混合交联壳聚糖/聚砜复合纳滤膜,并研究了壳聚糖浓度、戊二醛-硫酸混合交联剂等因素对该膜分离效果的影响.在操作压力1.6 MPa、流量30 L/h、20℃条件下,测得纯水通量为12.84 L/(m2.h),对2 000 mg/L的NaCl、MgCl2、Na2SO4和MgSO4的截留率分别为6.6%,94.5%,34%和80.4%,水通量依次为6.93,11.92,6.95和6.73 L/(m2.h);对分子量不低于280的有机物截留率高于90%;对0.01～0.1 mol/L KCl溶液在0.1～0.7 MPa下测定膜的流动电位为60～6 mV/MPa.电解质离子分离机理取决于膜与电解质离子之间的电荷作用.     

陶瓷超滤膜在右旋糖酐分离中的应用

本文采用自制的陶瓷超滤膜分离右旋糖酐,研究了操作参数如压力、温度、膜面流速和料液浓度等对陶瓷超滤膜分离右旋糖酐的影响,并对操作参数进行了优化.所用陶瓷超滤膜材料为氧化锆,切割分子量约为2 700,纯水渗透率约为375L/(m~2·h·MPa).研究表明,增大操作压力,膜通量以及右旋糖酐的截留率均有所增加.当操作压力增加至0.3 MPa时,右旋糖酐与果糖的分离因子最大,二者的分离效果最好.温度变化时,膜通量随温度的升高而升高,但右旋糖酐的截留率随温度的上升而下降.适当增大膜面流速有利于增大膜通量和右旋糖酐的截留率.此外,还考察了陶瓷超滤膜在右旋糖酐分离纯化过程中的稳定性.当料液浓度为60g/L时,陶瓷膜在连续12h的运行过程中,膜通量稳定在24L/(m~2·h)左右,分离因子稳定在11.5以上.陶瓷超滤膜在右旋糖酐分离方面展现了良好的应用前景.     

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%.     

聚醚酰亚胺耐溶剂超滤膜的制备及性能研究EI北大核心CSCD

采用浸没沉淀相转化法制备聚醚酰亚胺(PEI)平板超滤膜,考察了铸膜液中聚合物PEI浓度、添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)浓度对膜结构和性能的影响。为提高超滤膜的耐溶剂性能,采用己二胺(HDA)进行化学交联,并研究了不同交联时间下膜性能的差异。结果表明:在不降低膜分离性能的情况下,交联后的膜渗透通量得到了有效提高,在0.1 MPa运行压力下纯水通量由667.1 L/(m^(2)·h)提高到1126.1 L/(m^(2)·h),而对1.0 g/L牛血清白蛋白(BSA)溶液的截留率保持在97%以上。膜溶剂吸附实验发现,在6种不同溶剂中浸泡48 h后,未交联膜在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中已完全溶解,而交联膜仍保持着良好的膜形态,吸附量为0.86 g/g,在乙醇、异丙醇、正己烷、1 mol/L HCl溶液中的吸附量均小于未交联膜,在1 mol/L NaOH溶液中反而增加,说明制备得到的交联膜具有良好的耐溶剂性能和耐强酸性能,耐强碱性能反而变差。     

壳聚糖季铵盐/磺化聚醚砜复合纳滤膜的制备与表征

以磺化聚醚砜(SPES)为支撑底膜,2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)水溶液为表面活性层的铸膜液,采用涂敷法制备了HACC/SPES复合纳滤膜.考察了HACC浓度、浸涂时间、干燥温度和时间对膜性能的影响,优化了制膜条件.在优化条件下,复合膜的纯水通量为25.8L/(m~2·h),膜对PEG1000的截留率为90%,对盐的截留率低至百分之十以下,该膜可望应用于盐与有机物的分离.     

共价层层自组装纳滤膜的制备及性能研究

纳滤膜目前多采用界面聚合的方法制备.层层自组装是近年来发展的一种新型制膜方法,但层层自组装所制备的纳滤膜大多需要5个以上双层,制备过程繁琐,同时,以静电力结合的阴阳离子聚电解质在水中存在一定程度的解离和溶胀,结构不稳定.本文提出用静电组装与化学交联相结合的方法制备纳滤膜,增强膜的稳定性.以改性的聚丙烯腈(PAN)为基膜,以聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯亚胺(PEI)分别为阴阳离子聚电解质,以戊二醛(GA)为交联剂,制备了共价层层自组装纳滤膜(PEI/PAA/GA)n,研究了双层数、交联剂浓度、交联时间等因素对膜性能的影响.结果表明,当制备两个双层时,(PEI/PAA/GA)_2纳滤膜对2 000 mg/L Na_2SO_4溶液中的Na_2SO_4的截留率就能达到98.1%,水通量为12.6 L/(m~2·h·MPa);对2 000 mg/L NaCl溶液中的NaCl的截留率达到82.9%,水通量为16.8 L/(m~2·h·MPa).交联后的纳滤膜有良好的耐溶胀性和长期运行稳定性.     

壳聚糖-聚乙烯醇共混物/聚丙烯腈复合纳滤膜的研究

以壳聚糖和聚乙烯醇共混物溶液为铸膜液,涂敷在聚丙烯腈超滤膜上,以戊二醛为交联剂,制备了荷正电壳聚糖-聚乙烯醇共混物/聚丙烯腈复合纳滤膜.探讨了交联时间、交联温度、交联剂浓度、铸膜液浓度等因素的影响,采用单因素实验确定了最佳制膜条件为:以1.5%(质量分数)的壳聚糖和聚乙烯醇共混液为铸膜液,50℃下干燥2h,在戊二醛与无水乙醇质量比为0.75∶50的体系中交联,在40℃水浴中交联4h,50℃下热处理15min.在温度为25℃,流速为30L/h,操作压力为1.0MPa时,对复合膜的性能进行了测试,分别探讨了操作压力和料液类型等因素与膜性能的关系.其纯水渗透系数为5.80L/(h·m2·MPa).对1000mg/L NaCl、MgCl2、MgSO4和Na2SO4的截留率分别为63.50%、94.30%、81.00%、32.70%,通量分别为3.10、3.65、2.40、2.70L/(h·m2).对不同类型无机盐的截留顺序为MgCl2＞MgSO4＞NaCl＞Na2SO4,呈现阳离子型复合纳滤膜的截留特征.流动电位曲线进一步说明了该复合膜荷正电性,其电压渗系数β为5.68mV/Pa.通过扫描电镜对膜的结构进行了表征,显示了该膜的复合结构.     

不同分子量聚丙烯腈共混膜的制备与表征

将普通分子量聚丙烯腈(C-PAN,Mw=18 000)与超高分子量聚丙烯腈(UHMW-PAN,Mw=1 780 000)共混,采用干-湿相转化法制备不对称共混膜.考察了聚合物浓度、共混比、凝胶浴温度、刮膜厚度、添加剂浓度等对膜结构及性能的影响.采用扫描电镜、纯水通量和BSA截留率等测试手段对所制备膜的结构及性能进行表征.结果表明:共混比及成膜过程对共混膜的结构及性能有重要影响.当铸膜液浓度为12%,C-PAN/UHMW-PAN共混比为2∶3,凝胶浴温度为40℃,刮膜厚度为100μm时,共混膜的纯水通量为580L/(m~2·h),BSA截留率为99.99%.随添加剂浓度增加,交联膜大孔结构减少,海绵状孔结构增加,导致其纯水通量降低,BSA截留率增加,膜的结构可以通过上述因素进行结构调控.     

磺化聚砜/聚醚砜共混非对称纳滤膜的制备与性能表征

以相转化法制备了磺化聚砜(SPSF)/聚醚砜(PES)共混新型纳滤膜,并研究了磺化聚砜的磺化度以及聚醚砜/磺化聚砜的共混质量比对低分子量PEG的截留率和脱盐率性能的影响.结果表明:在操作压力为0.5MPa,料液温度为25℃下,当PES/磺化度10%SPSF共混比为6∶4时,SPSF/PES共混膜对PEG1000、PEG800和PEG600的截留率分别为99.8%、81.0%和57.8%,对硫酸钠、氯化钠的截留率分别为69.0%和23.5%,SPSF/PES共混膜的纯水通量为90.3L/(m2.h).     

改性水滑石复合纳滤膜的制备及染料/盐分离性能研究

通过低饱和共沉淀法制备水滑石(LDH),采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)法在水滑石片层表面接枝聚对苯乙烯磺酸钠(PSS),制备改性水滑石LDH-PSS,最后采用层层自组装法制备LDH/LDH-PSS复合纳滤膜,并研究复合纳滤膜对染料与二价盐的分离效果以及不同添加量和LDH/LDH-PSS层数对其性能的影响.分析复合纳滤膜对一价盐、二价盐以及活性黑的截留性能和膜的纯水通量,研究复合纳滤膜的分离性能.结果表明,复合纳滤膜的纯水通量随着水滑石和改性水滑石层数的增加而降低,复合纳滤膜的纯水通量最高达到145 L/(m~2·h·MPa).复合纳滤膜对活性黑5的截留率可达96.7%,且对二价无机盐MgSO_4的截留率低至20%以下.     

纳滤与反渗透膜处理含锰废水的初步研究

采用纳滤膜、反渗透膜分离技术对含锰废水进行了试验研究.考察了纳滤膜的操作压力、纯水/浓水比值、Mn2+浓缩倍数、Mn2+截留率及膜通量之间的关系.试验结果表明:纳滤膜对含锰废水有良好的处理效果,一级纳滤膜对Mn2+离子的平均截留率大于98％;浓缩倍数和膜通量随操作压力的升高而升高,2.0 MPa时,浓缩倍数可以达到8.2倍,膜通量可达到28～32 L/(m2·h).一级纳滤产生的纯水用反渗透膜进一步处理,反渗透膜对Mn2+离子的截留率在97％以上,纯水Mn2+离子浓度在0.5 mg/L以下,可以达标排放.     

以碳酸氢铵为致孔剂的木质素磺酸铵耐溶剂复合纳滤膜的构筑及性能调控研究

以木磺铵为水相单体,与正己烷的均苯三甲酰氯溶液在乙二胺交联的聚醚酰亚胺膜表面发生界面聚合反应,制备了木磺铵耐溶剂复合纳滤膜.为提高膜通量,选择碳酸氢铵作为致孔剂.结果证明,通过调节碳酸氢铵的加入量可以提高木质素磺酸铵复合纳滤膜的通量.优化后的纳滤膜NF-2AL-1.5N分离10 mg/L考马斯亮蓝R250的二甲亚砜溶液,在48 h分离过程中,膜的渗透率保持在2.4 L/(m~2·h·MPa),截留率稳定在92%左右,说明所制备的复合纳滤膜在二甲基亚砜体系中具有稳定的耐溶剂性能.研究结果为提高耐溶剂纳滤膜分离性能提供了一条富有潜力的路径.     

聚乙二醇添加剂对聚砜正渗透膜性能的影响

以不同比例聚乙二醇(PEG400)为添加剂,通过相转化法和界面聚合过程,成功制备了一系列以聚砜为支撑层的复合正渗透膜.对铸膜液的热力学和动力学分析表明,PEG400添加量越多,相转化速率越快,而相转化速率又影响了正渗透膜支撑层的形貌结构.在不同PEG400质量分数下,支撑层的接触角、孔隙率接近.RO测试结果发现,随着PEG400质量分数增加,复合正渗透膜纯水通量增大,当PEG400质量分数为8%时,正渗透膜的纯水渗透系数(A)值最大[16.2L/(m~2·h·MPa)],膜结构参数(S)值最小(516μm).在FO测试中发现,随着PEG400质量分数的增加,正渗透膜水通量(Jv)先增大后减小,在PEG400质量分数为8%时达到最大值,分别为12.5L/(m~2·h)(AL-FS模式,活性皮层面向料液)和23.8L/(m~2·h)(AL-DS模式,活性皮层面向驱动液).实验表明,8%的PEG400添加量可以最有效地降低支撑层的内浓差极化程度.     

基于NIPS法聚苯砜超滤膜海绵孔结构的微观调控

以聚苯砜(PPSU)为膜材料,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用NIPS法制备了高通量全海绵孔结构的PPSU超滤膜,对膜微观结构、纯水通量、亲水性、孔隙率及孔径进行了表征,考察了添加剂和凝胶浴组成对膜微观结构和性能的影响.结果表明,在双组分凝胶浴(70%NMP-30%H_2O,质量分数)下,PEG1000和PVP的加入使指状孔结构增多,膜通量从29.64 L/(m~2·h)上升到317.50 L/(m~2·h),同时可改善膜亲水性,接触角从76.30°降到65.82°.在三组分凝胶浴(质量分数70%NMP-乙醇-H_2O)下,乙醇的加入可促进海绵孔结构的形成,膜通量从139.43 L/(m~2·h)降到49.30 L/(m~2·h),乙醇质量分数为4%时,得到全海绵孔结构的PPSU膜,此时膜通量为70.46 L/(m~2·h).     

交联聚酰亚胺耐溶剂超滤膜的制备及性能研究

以商品聚酰亚胺(PI)为原料,采用相转化法和化学交联制备了交联聚酰亚胺耐溶剂超滤(SRUF)膜,分别考察了铸膜液中的PI浓度、空气蒸发时间、刮膜厚度等因素对SRUF膜分离性能的影响,分析了各个因素对膜微观结构的影响,表征了SRUF膜在交联前后化学结构的变化,并考察了膜的耐溶剂性能.结果表明,最优的制膜条件为PI质量分数20%,蒸发时间20s,刮膜厚度130μm,乙二胺交联时间5h,此时PI超滤膜的纯水通量可达790.5L/(m2·h),对牛血清蛋白(BSA)的截留率为84.6%.所制备的SRUF膜在DMF中浸泡60天后,截留率仅下降2%,在DMF、NMP、DMSO、THF中浸泡3个月后,膜面没有明显变化,说明该膜具有优异的耐有机溶剂性能.     

抽滤法制备PVA/PVDF复合纳滤膜的结构及性能评价

提供了一种制备无缺陷纳滤膜的新思路,采用抽滤法在自制的聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面形成致密的聚乙烯醇(PVA)表层,再以戊二醛(GA)为交联剂,盐酸(HCl)为催化剂交联PVA层,制备出具有不同截留性能的PVA/PVDF复合纳滤膜.结果表明:膜性能与PVA溶液的浓度、抽滤压力和时间密切相关.SEM照片显示,部分PVA渗透到基膜内部,从而形成了无缺陷的致密表层结构.抽滤时间和压力显著影响PVA层厚度进而影响膜通量.AFM结果显示,涂覆PVA后膜的表面更加光滑致密.-0.01MPa压力下,抽滤质量分数1%PVA溶液10min,交联10min制备的膜性能最优,其对甲基蓝的截留率为93.5%,通量达到140L/(m2·h·MPa),可以应用于染料废水处理.     

聚偏氟乙烯中空纤维医用膜的研制

利用非溶剂相转化法,制备不同聚偏氟乙烯(PVDF)改性膜.研究PVDF与聚乙二醇(PEG)-400固含量对膜性能的影响,并将PVDF改性膜与市售血液透析膜F60S的性能进行了对比分析.结果表明,随着PVDF固含量的增加,膜分离孔径和纯水通量逐渐减小,BSA截留率和机械性能提高;随着PEG-400固含量的增加,膜分离孔径先减小后增大,BSA截留率先增加后减小,纯水通量逐渐提高,机械性能下降.PVDF/PEG膜分离孔径与纯水通量比F60S膜略低,BSA截留率、机械性能、血液相容性与F60S膜相比均具优势.     

PEG的分子量和浓度对PES中空纤维膜结构和性能的影响

探究添加剂聚乙二醇(PEG)的不同分子量及浓度对于干-湿相转化法制备的聚醚砜(PES)中空纤维超滤膜结构和性能的影响。结果显示,随着PEG分子量由600增大到20 000,膜通量先增后减,在PEG分子量为6 000时最大,为177.41 L/(h·m2);截留率、拉伸强度则均逐渐下降。随着PEG-6 000浓度由4%增大到10%,膜通量逐渐上升,截留率、拉伸强度逐渐下降。     

聚乙二醇分子量对聚偏氟乙烯杂化膜的影响

通过非溶剂致相分离(NIPS)制备聚偏氟乙烯(PVDF)杂化平板膜,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,氯化锂(LiCl)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-k30)为固定添加剂,分别以相同含量的不同分子量聚乙二醇(PEG)为亲水改性剂制备平板膜。实验结果表明不同分子量的PEG均能提高PVDF膜的亲水性和孔隙率,膜的水通量随PEG分子量的增加而先增加后减小,含PEG6000的PVDF膜纯水通量最大为1355.214L/(h·m2·atm),膜的孔隙率达到87.651%,膜表面接触角为70.2°,具有较好的亲水改性。选择合适的PEG分子量对膜改性效果具有重要的意义。     

连续式平板刮膜机的制备及应用研究

应用非溶剂致相法,通过自主设计研发的平板刮膜机制备聚偏氟乙烯(PVDF)成品膜.为提高PVDF超滤膜的综合性能,以聚乙二醇(PEG)为成孔剂,以二氧化钛(TiO2)为添加剂,系统研究了PVDF固含量、成孔剂种类和含量以及TiO2纳米颗粒对PVDF超滤膜的微观形态以及通量和截留率的影响.结果表明,当PVDF固含量(质量分数)为22%,PEG-6000质量分数为17.5%,并且添加质量分数0.5%TiO2所制备的成品膜具有较高的综合性能,其纯水通量可达1 030L/(m2·h·0.1MPa),对胃蛋白酶的截留率可达76%.