表面活性剂对PVDF超滤膜抗污染性能的影响

针对铸膜液中共混SiO_2容易团聚而造成膜的抗污染性能较低的情况,采用相转化法在铸膜液中添加不同类型的表面活性剂制备了改性的PVDF-SiO_2共混超滤膜,通过测试膜的纯水通量、截留率、接触角、表面ζ电位、通量下降率及通量恢复率等指标来对膜的抗污染性能进行表征,通过扫面电镜对超滤膜的微观结构进行表征。结果表明,添加表面活性剂的超滤膜的抗污染性能及微观结构均优于未添加表面活性剂的,纳米粒子在铸膜液中得到了均匀分散。将所制备的超滤膜应用于浙江舟山某油库的含油污水,处理后水中悬浮物、油含量及COD均达到GB 8978-1996排放标准。     

超薄复合反渗透膜的研制

在聚砜薄膜表面通过胺化物与异氰酸脂的界面缩聚反应,复合一层具有反渗透性能的薄膜,可得到有良好脱盐率和透水能力的超薄复合反渗透膜。本文研究了基膜和复合膜的制备条件。着重讨论了复合膜的形态结构,复合液浓度和成孔剂分子量对膜脱盐率、水通量的影响。基本上掌握了制备复合反渗透膜的条件。所研制膜的脱盐率为85-95％,水通量为0.85-2.55ml/cm~2·h,具有一定的应用价值。     

表面改性纳米二氧化钛-芳香聚酰胺复合反渗透膜的制备与表征

采用TMC对亲水纳米TiO2进行表面改性,然后添加在复合反渗透膜的聚酰胺层中,制备了改性纳米TiO2-聚酰胺复合反渗透膜。改性纳米TiO2使用红外光谱法(FTIR)和粒径分析仪进行表征;采用渗透试验,扫描电镜(SEM)、静态接触角仪、原子力显微镜等对复合膜的性能和结构分别测试和表征。结果表明,改性TiO2的表面接枝上酰氯基团,在有机溶剂中的分散性得到提高;SEM和AFM照片证实,TiO2在膜表面分布均匀,膜表面粗糙度增加;杂化复合膜亲水性也有一定程度的提高;膜性能测试结果证实了添加TiO2的复合膜水通量均高于纯聚酰胺膜,同时脱盐率变化很小。当改性TiO2的添加量为0.05%(m/v)时,水通量由11.21 L/(m2.h)提升到32.61 L/(m2.h),对NaCl截留率达到98.9%。试验结果表明,改性TiO2很好地分散在聚酰胺层,提高了水通量,还保持了高脱盐率,膜性能得到提高。     

二次刮膜法制备处理石化污水聚偏氟乙烯复合膜

研究了一次刮膜形成偶联层的涂覆液组成与刮膜厚度以及二次刮膜铸膜液的配方与成膜工艺,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等对制备的膜组成及结构进行了表征。首先通过聚合物共混相容性实验筛选出聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为支撑层聚酯无纺布与聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液之间的偶联层聚合物,确定一次刮膜涂覆液中PMMA的质量分数为12%,刮膜厚度为20μm;然后优化确定了二次刮膜铸膜液配方NMP/PVDF/PMMA/PVP质量比为74/16/4/6。经二次刮膜法制备的聚偏氟乙烯平板复合超滤膜机械强度高,抗反洗能力强,主体材料为PVDF,在0.1 MPa条件下纯水通量稳定在628.1 L/(h·m~2),接触角为53.7°,用于实际石化废水处理运行1个月膜平均产水通量约为68.3 L/(h·m~2),产水浊度基本稳定在0.2~0.6 NTU之间,膜表面污染物较少,抗污染能力强。     

铸膜液中聚甲基丙烯酸甲酯含量对聚偏氟乙烯膜的影响

为深入研究铸膜液中聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)含量对聚偏氟乙烯(PVDF)膜的影响,文中配制不同PMMA含量的铸膜液,通过溶液相转化法制备PVDF平板膜,采用扫描电镜、原子力显微镜和接触角测定仪、孔径分析仪、纯水通量测定仪对膜形貌和膜性能进行分析.结果表明,随铸膜液中PMMA含量增加,膜的孔径减小,膜表面的粗糙程度降低,膜的抗污染性能增强,当PMMA含量为1 wt％时,膜通量达到最大值,膜性能最佳.     

反渗透膜的制备与性能优化

在介绍反渗透膜材料的发展史的基础上,首先介绍了反渗透膜制备单体多元胺、多元酰氯的发展状况。其次介绍了反渗透膜性能优化的几种方法包括界面添加反应剂、提升支撑层厚度,优化孔型结构、表面改性、溶液表面涂敷和化学表面接枝法。通过上述方法与界面聚合相结合可改善膜的性能,提高反渗透膜水通量、脱盐率以及抗氯性、抗污染性能。最后介绍了纳米材料在反渗透膜中的应用及其发展现状。     

反渗透膜的制备与性能优化

在介绍反渗透膜材料的发展史的基础上,首先介绍了反渗透膜制备单体多元胺、多元酰氯的发展状况。其次介绍了反渗透膜性能优化的几种方法包括界面添加反应剂、提升支撑层厚度,优化孔型结构、表面改性、溶液表面涂敷和化学表面接枝法。通过上述方法与界面聚合相结合可改善膜的性能,提高反渗透膜水通量、脱盐率以及抗氯性、抗污染性能。最后介绍了纳米材料在反渗透膜中的应用及其发展现状。     

左旋多巴改性MABR中空纤维膜

利用左旋多巴在碱性水溶液中的氧化交联成膜反应制备适于MABR过程的复合膜.通过浸泡法对多孔性聚丙烯中空纤维膜进行表面聚合改性,考察了左旋多巴的浓度、反应时间和溶液pH值对改性效果的影响.比较了改性前后膜的表面结构、水接触角及气体通量的变化.结果表明在1.5 g/L、pH=9.5的条件下,反应时间为7 h时,左旋多巴能在中空纤维表面形成一层稳定的无缺陷复合皮层,气体通量为0.3176 mL/(cm²·s),接触角为75.1°,在MABR测试实验中,复合膜的挂膜效果和处理能力均有较大提高.     

聚乙烯电池隔膜为支撑层的反渗透膜的制备

以聚乙烯电池隔膜替代传统聚酯支撑层，利用相转换法在其上涂覆聚芳醚砜，然后利用界面聚合在表面制备聚酰胺分离层，最终成功得到以聚乙烯电池隔膜为支撑层的反渗透膜，并对膜的表面化学性能和物理结构进行了表征，利用错流过滤测试系统测试其分离性能，探究不同条件下所得反渗透膜的水通量和截留率。结果表明：聚芳醚砜、间苯二胺、1,3,5-苯三甲酰氯质量分数分别为12.00%,2.00%和0.10%时，所制反透渗膜具有均匀的脊谷结构，其对NaCl的截留率为96.87%，水通量为16.02 L/(m²·h)，且使用10 h仍保持良好的稳定性。     

纳米白炭黑-硅橡胶膜强化传热管制备及性能

实验采用涂覆-热处理法制备了纳米白炭黑-硅橡胶膜(SiO2-PDMS)滴状冷凝强化传热管,研究了纳米SiO2在铸膜液中质量分数及热处理温度对热通量和冷凝传热系数的影响;同时对纳米白炭黑-硅橡胶膜(SiO2-PDMS)滴状冷凝强化传热管表面进行了SEM,FT-IR及接触角分析。实验结果表明:实验所制传热管均实现滴状冷凝现象;纳米SiO2在铸膜液中质量分数影响传热管传热性能,随纳米SiO2质量分数增加,表面水接触角增加,其中纳米SiO2质量分数为0.1%时,传热管表面水接触角可达125.85°,其冷凝传热系数比相应的膜状冷凝提高了3.1—3.3倍,热通量是相应膜状冷凝的1.42—1.44倍;热处理温度为265℃时,传热效果最好。     

基于碳纳米管-聚丙烯腈纤维支撑层的正渗透膜制备

在聚丙烯腈(PAN)溶液中加入功能化的多壁碳纳米管(f-MWCNTs),采用静电纺丝法制备纳米纤维多孔支撑层,在其表面通过界面聚合制备超薄聚酰胺截盐层,制得正渗透复合膜,考察了PAN浓度及碳纳米管添加量对膜结构性能的影响.结果表明,随PAN浓度增大,支撑层纤维直径增大,水通量降低,截盐率增大.含羧基和羟基的f-MWCNTs可增强膜的亲水性和机械强度,提高膜通量和截盐率.PAN浓度为12%(?)、f-MWCNTs浓度为1.44%(?)时,膜的机械强度可达10.55 MPa,与水的接触角为41.39°,机械强度和亲水性优于未添加碳纳米管的PAN正渗透膜(机械强度3.60 MPa,接触角为61.86°).以1 mol/L Na Cl为汲取液、去离子水为原料液,膜的水通量可达79.1 L/(m2·h),明显高于商用渗透膜CTA-NW和CTA-ES[8.8和18.4 L/(m2·h)],溶质反向通量仅为50.4 g/(m2·h).     

多壁碳纳米管对聚砜复合膜的性能影响探究

为了改善聚砜(PSF)膜的亲水性能和抗污染能力,分别将不同浓度的经混酸酸化后的多壁碳纳米管(MWCNTs)添加到PSF铸膜液中,通过相转化法制备出了新型MWCNTs-PSF复合超滤膜。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了MWCNTs的加入对PSF膜形貌的影响;并详细考察了共混改性前后膜渗透性能的变化。结果表明,MWCNTs有助于改善PSF膜的孔结构、降低膜表面纯水接触角,最终提高了膜的通量和抗污染能力。     

共混制备抗菌聚醚砜中空纤维超滤膜及其表征

辣素衍生物N-(4-羟基-3-甲氧基-苄基)丙烯酰胺HMBA和乙烯基单体(丙烯酸乙酯和丙烯酰胺)通过溶液聚合方法合成的共聚物HAE,将这种共聚物做为抗菌材料与聚醚砜共混均匀形成铸膜液,通过干-湿相转化法制备改性中空纤维超滤膜。铸膜液中共聚物的质量分数为0~3%,通过傅里叶红外全反射FTIR-AIR、水静态接触角(CA)、扫描电子显微镜(SEM)、错流过滤评价仪、抗菌实验、长期抗耐污染性实验对纤维膜进行表征及分析。结果表明,共混改性之后中空纤维超滤膜表面含有亲水基团,膜表面的接触角显著降低;当HAE在铸膜液中的质量分数为1%时,膜的纯水通量能达到193.7 L/(m2·h),膜对牛血清蛋白的截留率为95%,相对基膜分别提高90.5%和5.5%,通过去离子水清洗之后膜的通量恢复率能达到90.82%;抗菌性随着共聚物含量的增加而增强,当HAE的质量分数为3%时,超滤膜的抗菌率达到90%。由长期的耐污染测试发现改性膜对微生物具有很好的抵抗能力。     

凝固浴对聚芳硫醚砜分离膜结构与性能的影响

采用沉浸凝胶法制备了聚芳硫醚砜(PASS)分离膜,并探究了复合凝固浴以及双凝固浴对分离膜结构与性能的影响。利用扫描电子显微镜观察了PASS分离膜的形态结构,统计了孔径大小并计算了孔隙率,用超滤杯测试了分离膜的水通量及其渗透和分离性能,用万能材料测试机测试了分离膜的力学性能。结果表明:在复合凝固浴中,随着复合凝固浴溶剂浓度的增加,PASS分离膜表面的孔径逐渐增大,支撑层也由非对称的指状结构逐渐过渡为对称的海绵状结构;采用双凝固浴,可结合瞬时分相与延时分相制备表面孔径大、支撑层非对称并且贯穿性较好的PASS分离膜。     

高性能工业用聚砜平板复合膜的制备

考察了浸没沉淀相转化法制备高性能工业用聚砜(PSF)平板复合膜的影响因素,确定N-甲基吡咯烷酮(NMP)/水为溶剂/非溶剂体系,铸膜液中聚砜的质量分数为12%~16%,基膜1作为复合膜的支撑层基膜,利用聚乙烯吡咯烷酮K30(PVPK30)和氯化锂(Li Cl)组成的复合添加剂及PSF/PVP/Li Cl/NMP质量比为15/5/3/77组成的铸膜液制备的聚砜平板复合膜,用于石化废水处理,COD和浊度去除率分别为79.5%和96.8%,水通量为167.2 L/m2·h,废水处理效果明显,膜通量衰减慢,抗污染能力强。     

用于反渗透复合膜的海绵状结构支撑膜制备研究

通过调节铸膜液中聚砜浓度和非溶剂含量,浸没沉淀法制备海绵状结构的支撑膜,并在支撑膜上界面聚合制备聚酰胺反渗透复合膜。分别对支撑膜及反渗透复合膜的结构和性能进行表征,考察聚砜浓度对支撑膜结构和性能的影响,以及不同结构支撑膜对反渗透复合膜结构和性能的影响。结果显示,随着聚砜浓度的增加,支撑膜表面孔径和孔隙率下降,断面结构变致密,耐压性增强。在不同支撑膜上制备的反渗透复合膜具有不同的通量和脱盐率。综合考虑支撑膜及反渗透复合膜的性能,以聚砜浓度为15%制备的海绵状结构支撑膜更适于作为制备反渗透复合膜的支撑层。     

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。     

疏水性FAS-Al_2O_3复合陶瓷膜的制备与表征

选用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙基氧硅烷对自制的孔梯度结构氧化铝陶瓷膜表面进行改性,制备疏水性FAS-Al_2O_3氧化铝陶瓷复合膜。通过正交实验和膜表面接触角测试确定改性液浓度、改性时间和改性次数对膜接触角的影响。通过扫描电镜分析(SEM)、孔径及其分布测试、纯水通量以及红外光谱分析测试(IR)对改性前后的氧化铝陶瓷膜理化性质进行表征。对FAS-Al_2O_3复合疏水膜进行NaCl盐溶液的气隙式膜蒸馏实验,考察疏水性FAS-Al_2O_3复合陶瓷膜对NaCl溶液的膜蒸馏通量和对NaCl的截留性能。结果表明:接触角均在130°以上,最大达到156.2°,疏水效果显著;在进料温度为80℃,冷却侧温度为15℃,进料流量为12h/L的实验条件下,对质量分数为2%的NaCl溶液的截留率为98.5%,渗透通量为12.68kg/m2·h。     

高通量rGO微球@PVDF纳米纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究

采用静电纺丝法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,并采用共混纺丝法和真空抽滤两种方式将还原氧化石墨烯微球(rGO)负载于其上,获得高通量rGO微球@PVDF纳米纤维复合油水分离膜。通过调整静电纺丝过程参数(如推注速率和电场强度等)和纺丝液配方,对PVDF纳米纤维膜结构进行优化,并采用不同的rGO微球负载量、负载方式、黏结剂含量来提高纳米纤维膜的表面粗糙度和疏水性。利用扫描电子显微镜和接触角测试对纤维膜的表面形貌和亲疏水性进行表征,并通过二氯甲烷-水体系进行油水分离实验,测试了不同配方下杂化膜的重力驱动油水分离性能。结果表明,当静电纺丝溶液中PVDF含量为14%时,以1 mL·h^-1的推注速率,在15 kV下制得的PVDF纳米纤维膜,并将1%PVDF溶液、3 mg rGO微球(与黏结剂中有效成分PVDF质量比为3∶1)和溶剂组成的铸膜液抽滤在膜表面,复合膜表面水接触角为130.9°,其油水分离过程中的有机溶剂透过通量可达5 641.3 L·h^-1·m^-2,水相的截留率为99.28%。     

部分嵌入式静电自组装改性聚酰胺反渗透膜

针对聚酰胺反渗透膜(RO)抗阳离子表面活性剂污染能力差的难点,提出改变反渗透膜表面荷电性方法,以聚乙烯亚胺(PEI)的乙醇溶液为电解质溶液,利用部分嵌入式静电自组装法对聚酰胺反渗透膜进行改性。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、接触角和固体表面Zeta电位对改性反渗透膜的结构和性能进行表征。结果表明,FE-SEM图像显示膜表面形态没有发生变化;XPS元素分峰和含量分析证明了PEI成功组装在反渗透膜上;接触角验证了改性后膜的亲水性增加,Zeta电位证实了改性后膜的荷负电性减小。改性后膜通量和脱盐性能均增加,抗污染性能得到显著改善,并具有耐酸碱稳定性(pH 2～11)。