PDMS接枝共聚物改性PVDF膜的制备及其膜蒸馏性能研究

采用自由基聚合法制备了PDMS接枝共聚物（PMMA-g-PDMS）,并用PDMS接枝共聚物对聚偏氟乙烯（PVDF）膜进行疏水改性,使用傅立叶红外光谱仪、毛细管流动孔径分析仪、接触角测定仪和场发射电子显微镜对不同浓度改性的PVDF膜进行表征,并测试了其在直接接触式膜蒸馏（DCMD）中的分离性能。结果表明,经过PMMAg-PDMS改性后,膜的通量、疏水性和截留性有所提高,稳定性大幅提升。当PMMA-g-PDMS浓度为8%时,膜的静态接触角由118.68°增加至157.47°,在以温度为70℃,质量分数3.5%的NaCl溶液为进料液的DCMD实验中,改性膜的通量由基膜的11.28 kg/（m²·h）提高至15.44 kg/（m²·h）,通量衰减降低了35%.     

超临界CO2诱导相分离法制备石墨烯改性PVDF膜的研究

以聚偏氟乙烯（PVDF）为基体,N,N二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,通过超临界CO2诱导相转化法制备PVDF/石墨烯微孔膜,并对其微观形貌、热稳定性能、热力学性能、晶型转化和亲水性能等进行表征。结果表明,在8 MPa,45 ℃的制备条件下,低含量石墨烯掺杂比可以制备得到良好网络结构的PVDF微孔膜,孔径和粗糙度均有所降低,亲水性能提高,整体热稳定性提高;石墨烯添加对微孔膜热力学性能的影响较小,但增强了PVDF晶型转换,趋向于形成更多的β或γ晶型。     

PVDF/PMMA复合材料膜的性能及应用

介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料膜以及引入石墨烯之后复合材料膜的性能和应用研究。相关研究表明:PVDF/PMMA复合材料膜在新能源、水处理以及医疗领域有重要的应用价值,在新型膜材料领域具有极大的发展潜力。     

强疏水性PDMS/PVDF微孔膜的制备及其性能研究

利用非溶剂相转化法（NIPS）,通过在聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中加入聚二甲基硅氧烷(PDMS),制备了PDMS/PVDF共混疏水微孔膜,并研究了凝胶浴组成（水/乙醇）对铸膜液凝胶动力学、膜形貌、疏水性及力学性能的影响。结果表明,随着凝胶浴中乙醇百分含量由零增加至100 %时,PDMS/PVDF共混膜的断面上指状孔基本消失,海绵状孔结构贯穿断面;当凝胶浴中乙醇含量为100 %时,PDMS与PVDF发生分相;膜表面疏水性能增加,水接触角达到139.68 °;弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率分别由（48.06±4.20）、（2.82±0.15） MPa、（92.90±2.53） %下降至（15.70±2.83）、（0.72±0.13） MPa、（15.47±1.63） %。     

辣素衍生物改性PVDF膜的制备及其抗菌性能

以甲基丙烯酸甲酯（MMA）和天然辣素8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺（Capsa）为单体,通过自由基聚合合成辣素衍生物PMMA-Capsa。将PMMA-Capsa与聚偏氟乙烯（PVDF）共混,通过非溶剂诱导相转化法制备PVDF/PMMA-Capsa分离膜,系统地研究了PMMA-Capsa含量对所制备的分离膜表面化学组成、形态结构、亲水性能、抗菌性能及渗透性能的影响。结果表明在成膜过程中PMMA-Capsa倾向于分布在分离膜的表面和孔道表面。随着铸膜液中PMMA-Capsa含量的增加,所制备的分离膜断面结构中海绵层结构逐渐消失,分离膜容易形成粗糙的微孔状表面。PMMA-Capsa的引入使分离膜表面水接触角从88.4°降低到73.1°。渗透实验结果表明分离膜的纯水通量随着PMMA-Capsa含量的增加而增加,而对牛血清蛋白（BSA）的截留率逐渐降低,所制备的PVDF/PMMA-Capsa分离膜的通量恢复率高于纯PVDF膜。PVDF/PMMA-Capsa分离膜具有优异的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌的抗菌效率最高可达97.2%。     

PVDF/PANI-TSA复合纤维膜的电纺制备及电性能

利用电纺技术制备了对甲苯磺酸掺杂的聚苯胺(PANI-TSA)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合电纺纤维膜。并用电导率仪,SEM,静电电位计,电化学工作站,力学试验机等进行表征。研究表明PANI-TSA的加入增强了纺前溶液的电导率,显著提高了膜的电导率和抗静电性能。同时由于部分PANI-TSA没有溶解,以颗粒状存在纤维中,纤维表面因此变得粗糙,拉伸强度略有降低。     

亲水改性PVDF膜材料及其膜生物反应器应用

膜生物反应器（MBR）技术中最常用的膜材料是聚偏氟乙烯（PVDF）,然而由于PVDF膜的疏水性,使其在用于MBR的运行过程中存在易污染、通量低等缺陷,因此对PVDF膜材料进行亲水改性是近年来国内外研究的热点。本文首先介绍了PVDF膜材料典型的表面涂覆改性和表面化学接枝改性这两种亲水改性方法,然后概述了随着纳米科学技术的兴起,采用无机纳米材料如碳材料氧化石墨烯（GO）、无机抑菌材料纳米银粒子及二氧化钛纳米颗粒等进行功能化复合制备PVDF膜材料等亲水改性方法。研究进展表明,新型亲水改性PVDF膜材料不仅在MBR污/废水处理中优势明显,而且在可再生生物能源生产等可持续发展领域极具潜力。     

共混β-环糊精改性PVDF膜的制备及性能

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂、聚乙二醇20000 (PEG 20000)和聚乙烯吡咯烷酮K30 (PVP K30)为致孔剂,以β-环糊精(β-CD)为添加剂进行共混改性,采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备了β-CD共混改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜。考察了β-CD添加量对改性膜微观形貌、渗透性能和截留性能、亲水性和抗污染性能的影响。结果表明,添加β-CD后改性膜表面开孔数量及孔径增加,膜截面皮层变薄,亚层发展出小指状孔,贯通的大指状孔数量降低,指状孔壁上出现更为疏松的大孔结构。添加β-CD后改性PVDF膜的纯水通量和牛血清蛋白(BSA)截留率均大幅提高,其中β-CD添加量为4%时改性膜的综合性能最佳,其纯水通量为1 848 L/(m²·h·bar),BSA截留率为90.43%。添加β-CD后改性膜动态水接触角下降为0°的时间减少,说明其内在湿润性增强。改性膜在渗透性能和分离性能提高的同时保持了较好的抗污染性能,所有膜的通量恢复率均达到98%以上。     

改性PVDF膜在MBR中膜污染的研究

将聚偏氟乙烯膜磺化6 h,在TiO2胶体溶液中浸泡20 min,制得的TiO2改性膜纯水通量约为1 800L/m2·h,高出未改性膜250L/m2·h.通过膜生物反应器中膜阻力的测定,分析膜污染形成的原因,表明膜污染主要是浓差极化层及凝胶层引起的;通过活性污泥对膜污染机理的研究,判断出污泥的过滤过程严格符合沉积过滤定律.在膜生物反应器(MBR)中运行时,TiO2改性膜稳定通量高于未改性膜,总阻力低于未改性膜;通过扫描电镜分析,TiO2改性膜沉积层的厚度比未改性膜薄,表明TiO2改性膜的抗污染性能优于未改性膜.     

PVDF/PU相容性及其复合管状膜的制备

采用溶解度参数和混合焓计算预测聚偏氟乙烯（PVDF）／聚氨酯（PU）的相容性,用黏度法测试了PVDF／PU共混溶液的混容性．用浊度法测试了PVDF／PU共混制膜体系的热力学性质,并制备了PVDF／PU复合管状膜。结果显示,PVDF／PU属于部分相容体系,当w（PU）为10％～90％时,制膜体系的凝胶值由5．30增至9．93,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,当Ⅵ妒叻为0-40％时,水通量从2456．2L（m^2·h）增至5830．9L/（m^2·h）。     

Preparation and properties of MOF-199@GO modified PVDF charged composite nanofiltration membrane

As novel functional materials, metal-organic framework (MOF) and graphene oxide (GO) have received great attentions in recent years. In this work, MOF@GO nanocomposite (MOF-199@GO) is prepared by an in-situ growth method. A novel and highly efficient nanofiltration (NF) membrane can be facilely fabricated via surface decoration of MOF-199@GO onto poly(vinylidene fluoride) (PVDF) substrate before interfacial polymerization of m-phenylenediamine (MPD) and trimesoyl chloride (TMC) in order to overcome the hydrophobicity of PVDF membrane. The structure and morphology of MOF-199@GO and MOF-199@GO modified PVDF polyamide composite membrane are characterized by XRD, SEM, TEM, AFM and zeta potential. MOF-199@GO modified PVDF composite NF membrane which possesses dense and uniform polyamide thin-layer exhibits higher negative surface potential (up to ~37 mV) at pH 9.5. The performance of MOF-199@GO modified PVDF polyamide composite NF membrane has been investigated by determination of pure water flux and salt rejection. The prepared NF membrane MG3 exhibited highly efficient rejection of MgSO₄, Na₂SO₄, NaCl and MgCl₂, which are 93.56%, 93.04%, 87.48% and 87.11%, respectively. This work provides a worthy reference for designing highly efficient NF membranes modified by MOF and relevant materials.     

新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜制备及其性能

高性能石墨烯基复合膜的制备是目前国际研究热点,但是石墨烯基纳滤膜在脱盐中水通量较低,限制其在脱盐中的应用。采用聚多巴胺(PDA)改性聚砜(PSF)膜为基膜,将还原氧化石墨烯(rGO)和超薄氮化碳(uCN)纳米片通过真空抽滤法在基膜表面自组装制备新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜。通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等研究uCN添加对膜结构和形貌的影响,并考察不同uCN添加比例、rGO用量及压力复合纳滤膜性能变化规律。结果显示当在100 mg·L^-1的rGO中添加uCN为20 mg·L^-1时所制备的rGO/uCN复合纳滤膜不仅保持良好盐离子截留率(对Na₂SO₄截留率85.86%,对NaCl截留率30.17%),且水渗透系数是rGO膜的2.15倍(88.50 L·m^-2·h^-1·MPa^-1)。     

水处理提高MOF-199催化苯羟基化反应性能

以一水合乙酸铜和均苯三酸为原料,采用常温搅拌法合成金属有机框架化合物MOF-199,用XRD、IR、BET对其表征.将MOF-199用水处理后作为催化剂用于苯羟基化反应,考察了催化剂的用量、反应温度、反应时间、双氧水添加量对催化反应的影响.较优反应条件为:MOF-199(140mg,0.23mmol)、乙腈4mL、苯1.1mL、H₂O₂3.3mL,在60℃的水浴中反应30min,所得苯的氧化物的产率为23.3%,苯酚的选择性为53.1%,转化频率(TOF值)为25.0h^-1.水处理显著提高了MOF-199的催化活性,并形成了一种新的氧化模式,在一定程度上保护了MOF-199的框架结构.     

Transport properties of graphene oxide nanofiltration membranes: Electrokinetic modeling and experimental validation

There is a need for developing reliable models for water and solute transport in graphene oxide (GO) membranes for advancing their emerging industrial water processing applications. In this direction, we develop predictive transport models for GO and reduced-GO (rGO) membranes over a wide solute concentration range (0.01–0.5 M) and compositions, based on the extended Nernst–Planck transport equations, Donnan equilibrium condition, and solute adsorption models. Some model parameters are obtained by fitting experimental permeation data for water and unary (single-component) aqueous solutions. The model is validated by predicting experimental permeation behavior in binary solutions, which display very different characteristics. Sensitivity analysis of salt rejections as a function of membrane design parameters (pore size and membrane charge density) allows us to infer design targets to achieve high salt rejections. Such models will be useful in accelerating structure-separation property relationships of GO membranes and for separation process design and optimization.     

PA/ZIF-8/PVDF复合纳滤膜的制备及其性能

采用反向扩散法在聚偏氟乙烯(PVDF)基膜表面原位生长一层均匀、致密的金属有机骨架材料ZIF-8纳米晶体层,并进一步优化界面聚合反应,制备高性能聚酰胺(PA)/ZIF-8/PVDF复合纳滤膜.采用SEM、XRD、FTIR、AFM、XPS、水接触角测定仪以及固体表面Zeta电位仪对ZIF-8/PVDF复合膜及PA/ZIF-8/PVDF复合纳滤膜的组成、结构和形貌进行了表征,考察了ZIF-8亚层的生长对界面聚合反应、复合纳滤膜结构及性能的影响.结果表明,ZIF-8晶体亚层在PVDF膜表面的均匀连续生长改善了PA分离层与PVDF基膜的界面相容性,提高复合纳滤膜PA分离层的交联度.在0.6 MPa下,复合纳滤膜纯水通量可达24.05 L/(m2·h),对MgSO4、Na2SO4、NaCl和MgCl24种盐的截留率分别达到97.34％、93.57％、89.31％和85.16％,具有优异的抗污染性能.     

超疏水聚偏氟乙烯复合微孔膜的制备及性能

提出了一种超疏水聚偏氟乙烯（PVDF）复合微孔膜的制备方法。以相转化法制备的PVDF膜为基膜,通过恒压过滤将多壁碳纳米管（MWCNTs）沉积到PVDF基膜表面,再经聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液修饰,可制得接触角达162°、滚动角约10°的PVDF复合微孔膜。用原子力显微镜和扫描电镜对膜表面进行结构分析,并测试了膜的接触角、气通量和机械强度等性能,考察了MWCNTs及PDMS浓度对膜结构和性能的影响。研究表明,CNTs在具有微米级粗糙度的基膜上强化了纳米结构,提高了膜的粗糙度,PDMS降低了膜的表面能,二者协同作用使复合膜的接触角大幅提高,滚动角显著下降。与高度疏水的PVDF基膜相比,PVDF复合膜的疏水性大幅提高,断裂伸长率加倍,在模拟海水真空膜蒸馏过程中,保持了较高的传质通量和截留率,具有更好的操作稳定性和抗污染性能。     

Positively charged hollow‐fiber composite nanofiltration membrane prepared by quaternization crosslinking

Poly(N,N‐dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA) can be crosslinked by interfacial polymerization to develop a positively charged dense network structure. According to this mechanism, a positively charged hollow‐fiber composite nanofiltration (NF) membrane was prepared by quaternization to achieve a crosslinked PDMAEMA gel layer on the outer surface of polysulfone hollow‐fiber ultrafiltration (UF) membranes with a PDMAEMA aqueous solution as a coating solution and p‐xylylene dichloride as an agent. The preparation conditions, including the PDMAEMA concentration, content of additive in the coating solution, catalyzer, alkali, crosslinking temperature, and hollow‐fiber substrate membrane, were studied. Fourier transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy were used to characterize the structure of the membranes. This membrane had a rejection to inorganic salts in aqueous solution. The rejection of MgSO₄ (2 g/L aqueous solution at 0.7 MPa and 25°C) was above 98%, and the flux was about 19.5 L m^?2 h^?1. Moreover, the composite NF membranes showed good stability in the water‐phase filtration process. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

Ti/Zr复合纳滤膜的制备及其性能

通过聚合溶胶路线制备出稳定的Ti/Zr(摩尔比=1:1)复合溶胶。采用浸浆法,在平均孔径为5～6 nm的片状a-Al₂O₃/g-Al₂O₃载体上制备出完整无缺陷的Ti/Zr复合纳滤膜。详细考察了焙烧温度对Ti/Zr粉体的影响,并考察了Ti/Zr复合纳滤膜的性能。结果表明:在较高烧成温度下(500℃),Ti/Zr粉体依然呈无定形态且保持微孔结构。在400℃烧成温度下制备出孔径为1.49 nm的Ti/Zr复合纳滤膜,该膜的截留分子量(MWCO)为880,纯水通量为4.3 L·m^-2·h^-1·MPa^-1。在pH=6,压力0.8 MPa的条件下,该膜对0.005 mol·L^-1的MgCl₂、CaCl₂的截留率分别为85%和78%。     

氧化石墨烯/碱式硫酸铝掺杂聚醚砜/聚酰胺复合纳滤膜的制备及其性能

先由氧化石墨烯（GO）、硫酸铝和尿素通过水热法制得氧化石墨烯/碱式硫酸铝（GO-BAS）复合物,继与哌嗪（PIP）溶液共混作为水相;均苯三甲酰氯（TMC）溶于正己烷作为有机相;采用界面聚合法使两相单体在聚醚砜（PES）基膜表面形成聚酰胺（PA）功能层,制得氧化石墨烯/碱式硫酸铝复合物掺杂的聚醚砜/聚酰胺（PES-PA-GO-BAS）复合纳滤平板膜,并在较低的工作压力（0.3 MPa）下对其进行性能研究。其对无机盐溶液的截留率依次为：Na₂SO₄（91.08%） > MgSO₄（83.42%） > MgCl₂（68.97%） > NaCl（17.62%）;纯水通量可达24.19 L·m^-2·h^-1,较之聚酰胺纳滤膜提高了近60%,且具备良好的稳定性和耐碱性。     

一种PPS/MWCNT@GO杂化膜的制备及性能

将氧化后的多壁碳纳米管（MWCNT）和氧化石墨烯（GO）亲水性纳米粒子化学交联物（MWCNT@GO）作为填充物,在使用热致相分离（TIPS）法制备聚苯硫醚（PPS）膜的过程中,通过物理共混方式引入MWCNT@GO纳米粒子,制备PPS/MWCNT@GO杂化膜,用以提升PPS膜的性能。分别通过TEM、XPS、Raman、XRD和FTIR表征MWCNT和GO的结构以及交联过程中的官能团变化;利用SEM、CSM、DSC、孔径测试仪、接触角测试仪和拉伸测试仪表征杂化膜的形貌以及特性;同时,对杂化膜的水通量以及蛋白大分子和甲基蓝染料的截留性能进行了测试。结果表明,PPS/MWCNT@GO杂化膜的孔径减小到0.06μm左右,杂化膜具备优异的热稳定性和机械性能;同时,杂化膜表现出了较高的水通量,可达130L/(m²?h);较好的分离性能,对牛血清蛋白大分子（BSA）的截留率接近100%,对甲基蓝（MB）染料的截留率也达到了92%左右。该杂化膜有望在高温、强酸、强碱和腐蚀性水污染环境中广泛应用。