改性TiO2陶瓷膜用于膜蒸馏脱盐的研究

以渗透通量和脱盐率为实验考核指标,对疏水性TiO₂陶瓷膜进行三因素四水平气隙式膜蒸馏正交实验,考察操作条件（进料温度、NaCl溶液浓度、进料流量）对实验考核指标的影响以及膜片的脱盐效果.由实验结果的极差分析和方差分析得知:渗透通量受进料温度的影响最为显著,且随进料温度、进料流量的提高而显著增加,而NaCl溶液浓度对渗透通量几乎无影响;NaCl的脱盐率受进料温度影响显著,且随进料温度、NaCl溶液浓度的增加而下降,进料流量对脱盐率几乎无影响;进料温度的确定需根据实际条件,同时考虑能耗和通量的基础上折中选择;所制备的陶瓷膜用于质量分数为2%的NaCl溶液脱盐效果较其它浓度NaCl溶液的好,可适当加大进料流量,以增大渗透通量从而增加透过水产量.     

阳极氧化制备TiO2纳米多孔膜

分别在氢氟酸和硫酸两种电解液体系下对纯钛(TA1)试样进行阳极氧化,在钛的表面获得TiO2纳米多孔膜.利用膜的颜色的不同来判断膜的厚度的变化,用FESEM观察了孔的形貌和结构并用XRD测试了TiO2膜的晶型,进而研究了阳极氧化电压对孔径和多孔膜晶型的影响并对多孔膜的形成机理进行了阐述.     

TiO2/活性炭复合纳米纤维膜的制备及表征

在聚丙烯腈(PAN)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)体系中加入钛酸四丁脂水解溶胶,通过静电纺丝技术得到纳米纤维膜,经预氧化、炭化、活化制备出TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、X射线能谱、热分析、傅里叶红外光谱、X射线衍射以及测定Zeta电位和表面接触角等手段对TiO2/活性炭复合纳米纤维膜进行表征。结果表明,当V(PAN)∶V(DMF)∶V(Ti(OH)4)溶胶=3∶17∶3时,可制得纤维直径为600～700nm的TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。纳米TiO2在TiO2/活性炭复合纳米纤维膜中分布均匀,晶型结构易于控制;TiO2/活性炭复合纳米纤维膜有较强的光催化活性和吸附活性,可以作为环境功能材料使用。     

Al2O3/TiO2/PVDF杂化超滤膜的制备及其性能研究

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的亲水性,增强其在水处理中的抗污染能力,用无机纳米二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)与聚偏氟乙烯共混,采用相转化法制得无机改性有机高分子杂化超滤膜。采用杯式超滤装置考察了无机纳米颗粒的含量对杂化膜水通量的影响;测定了膜的纯水接触角、机械性能、截留效率和膜的孔径及孔径分布;采用扫描电子显微镜对膜表面进行观察。结果表明,纳米颗粒加入量为3%,TiO2与Al2O3的加入比为1∶1时,杂化膜的水通量较有机膜提高了79.5%,但截留率保持不变;杂化膜的机械强度最大增加41.6%;杂化膜的纯水接触角由未改性前的78.68°降至50.54°,亲水性得到明显改善;杂化膜的平均孔径增大,孔径分布更加均匀;纳米颗粒的加入增加了膜表面的孔密度,但没有改变膜断面的微观结构。杂化超滤膜不仅保持了PVDF膜的优良性能,而且增强了其强度、亲水性和抗污染性能。     

纳米TiO2共混改性PVDF复合膜的制备和性能

将锐钛矿TiO₂纳米颗粒共混于铸膜液中,用溶致相转换分离法制备了纳米TiO₂改性PVDF膜,并对复合膜的结构进行了表征,研究了TiO₂纳米粒子含量对复合膜性能的影响。结果表明,随着TiO₂纳米粒子含量的增加,复合膜的表面水接触角降低、亲水性提高,纯水通量逐渐增加（TiO₂浓度<8%）,复合膜对于蛋白质吸附量降低、膜的抗污染能力提高。当LiC1的浓度（质量分数,下同）为2%、PEG600的浓度为2%、PVDF的浓度为20%、TiO₂的浓度为5%-8%时,杂化膜的孔径大小均匀,TiO2颗粒负载于PVDF膜的骨架中。与PVDF膜比较,TiO₂/PVDF复合膜的亲水性提高、对蛋白质的吸附降低、抗污染能力增强。此复合膜对Cu（Ⅱ）表现出良好的吸附-脱附性能,在150 min内对Cu（Ⅱ）的吸附率为82.19%。     

TiO2纳米丝的制备

通过阳极氧化制备了多孔性氧化铝膜,并以其为模板,采用溶胶凝胶法制得了TiO2纳米丝.     

水杨酸原位表面改性纳米TiO2的制备及性能研究

通过控制四氯化钛(TiCl4)的水解速度,制备出水杨酸(SA)原位表面修饰的TiO2纳米颗粒(TiO2/SA).通过X射线衍射仪(XRD),高分辨透射电子显微镜(HRTEM),红外光谱仪(FT-IR),热分析(TG-DTA)和X射线光电子能谱(XPS)等实验分析手段对表面改性前后的TiO2纳米颗粒进行了表征,结果表明表面修饰水杨酸的TiO2纳米颗粒在乙醇中有良好的分散性,将TiO2/SA加入到光信息存储薄膜材料(PVA/AM)中,能大大提高材料的衍射效率,降低布拉格偏移.     

聚丙烯基纳米TiO2的表面改性

针对纳米二氧化钛(TiO2)颗粒粒径小、表面活性大、易团聚的问题,采用硅烷偶联剂KH-560对TiO2进行表面改性,并与聚丙烯树脂(PP)在双螺杆挤出机上熔融共混得到改性PP;通过FT-IR、TG、SEM等测试手段对改性纳米TiO2颗粒进行了表征,讨论了纳米TiO2的改性程度及其在PP中的分散性。结果表明:硅烷偶联剂已经成功的包覆在纳米TiO2的表面;同时在碱性环境下纳米TiO2表面包覆的有机物含量最多;当在碱性环境下表面改性的纳米TiO2为PP质量的3%时,在聚丙烯树脂中分散较均匀。     

表面改性纳米TiO2粒子杂化PI薄膜的制备与性能研究

采用硅烷偶联剂(γ-巯丙基三乙氧基硅烷)对纳米TiO2粒子进行表面处理,通过原位聚合和流延成膜法制备了不同TiO2含量的PI/TiO2杂化膜,研究了杂化膜的热性能、力学性能,并通过扫描电镜(SEM)和广角X衍射(WAXD)研究了杂化膜的微观形貌结构,同时也对杂化膜的接触角和介电常数(ε)进行了研究分析.结果表明,杂化膜较纯膜的热分解温度(T5％)降低,但平均热分解温度仍然高于520℃,且膜的尺寸稳定性得到了提高,即热膨胀系数( CTE)降低;表面形貌分析表明,1％～5％的表面改性纳米TiO2能较好地分散在PI膜里,杂化膜的介电常数(3.50左右)均高于纯膜的的介电常数(2.91),杂化膜的接触角随着TiO2含量的增加呈现先减少后增加的趋势.     

PVDF/PMMA/CA共混膜的制备及性能研究

主要讨论了PVDF(聚偏氟乙烯)／PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)／CA(醋酸纤维素)三元共混膜的制备及性能,并研究了影响膜性能的主要因素．正交实验结果表明：在PVDF／PMMA／CA体系中,PVDF同亲水性物质PMMA和CA的共混比是影响共混膜的水通量的首要因素;而PMMA与CA的共混比则对共混膜强度影响最大,当PMMA与CA的质量共混比为1：1时,膜强度最大;PMMA对膜的亲水性有较大的贡献,共混膜中只要有PMMA加入,其润湿角就变得同纯PMMA膜的润湿角相接近,通过采用红外衰减全反射法和干膜撕裂法,分别从微观和宏观上证明了PVDF／PMMA/CA气制膜体系在自来水中将会发生分层凝胶现象;综合考虑膜的各种性能,针对PVDF／PMMA／CA体系,较佳的制膜条件定为A883C2D12,也就是PVDF/CA/PMMA的质量共混比为12：2：1,以质量溶剂比为8：2的二甲基甲酰胺(DMF)／冰乙酸混合溶剂溶解,制得的膜的性能较好．     

Fe3+/TiO2改性PVDF中空纤维催化膜的制备及表征

通过干-湿相转化法制备Fe3+/TiO2改性聚偏氟乙烯中空纤维膜,研究了不同聚合物浓度、改性溶胶量、致孔剂对中空纤维膜性能的影响,并对改性后PVDF中空纤维膜的微观结构、膜成分和催化活性进行了测试.结果表明:随着聚合物浓度的增大,中空纤维膜的水通量减小,截留率增加;改性溶胶的添加,显著提高了膜的亲水性和孔隙率,但机械性能有所降低;添加无水LiCl形成的孔多为网络状孔;高分子致孔剂有助于成指状孔,且水通量、截留率都有很大改善.Fe3+/TiO2/PVDF膜有较强的催化过氧化氢的能力.     

聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制和应用

介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜的制备工艺，讨论了PVDF含量、添加剂、纺丝温度、干程及卷绕速度对膜性能的影响．并就PVDF中空纤维膜3种应用方法——连续膜过滤、膜生物反应器、双向流过滤的技术原理及应用作了介绍．     

中空纤维分子印迹PVDF超滤膜的制备与表征

基于伪模板技术，通过表面涂覆热聚合的方法制备分子印迹膜。衰减全反射FTIR和扫描电镜表征表明改性后PVDF膜表面形成了印迹聚合物层。印迹膜的改性率约为2．3mg／cm^2，其纯水通量约为9．40L／（m^2·h·Bar）。利用动态过滤实验考察了聚合物膜对水相分子的选择性透过性能，结果表明印迹膜可以选择性地透过模板类似物。在pH=7．6时，印迹膜分离因子α约为1．8，而在pH=10．5时，α在1．2左右，表明疏水作用在水相中有促进识别的作用。     

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.     

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.     

异径聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及其性能研究

为增强膜材料的抗污染性能,通过对于湿相转化法制膜过程中铸膜液及芯液挤出频率及强度的调节,研制出内径呈规则性波动的异径聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微孔膜.系统研究了异径膜的波动周期、内径比对膜强度、通量及其耐污染性的影响规律.结果表明,随着波动周期的减小、内径比的增加,膜丝的始泡点略有减小,通量显著提高.波动周期为5.0 cm时,膜的内径比从1.0增加到1.4时,纯水通量由180.1 L/(m2·h)增至260.0 L/(m2·h);在卵清蛋白溶液中通量的衰减比由39.1％降至27.5％.内径比为1.3时,膜丝从无波动至波动周期减小到4.0 cm时,纯水通量由180.1 L/(m2·h)提高至234.1 L/(m2·h);在卵清蛋白溶液中通量衰减比由39.1％降至32.7％.     

超声联合反冲在线控制PVDF中空纤维超滤膜的污染

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜处理饱和氯化钙溶液,研究超声处理和在线反冲洗对膜通量的影响.无反冲时,低频率和较高声强抑垢效果好,在超声频率为40 kHz、声强为2 700 W/m2,曝气量为45 L/h时,超滤90 min,抑垢率为81.3%.进行了不同反冲周期的过滤实验,反冲周期小于20 min,延缓污染效果好.反冲周期为15 min,无曝气条件下,有无超声时各超滤90 min,抑垢率分别为92.4%和83.3%.开启超声,同时曝气,在相同反冲周期下超滤相同时间,抑垢率达94.2%.明显好于单独反冲时的效果.超声抑垢联合反冲洗是一种有效控制膜污染的方法.     

聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜的化学清洗研究

对处理发酵液的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜的有机污染物进行化学清洗试验,实验中,由电镜与红外定性分析了污染物成分,确定了高锰酸钾的使用条件,比较了加酸前后及还原前后的清洗效果,并对清洗后的中空纤维膜进行一系列的力学性能测试.     

异形聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制

利用特殊结构的纺丝喷头,通过溶液相转移法,研制具有异形结构如:一字形多芯、品字形多芯结构的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜.系统研究了纺丝入水距离、异形膜形状对膜形态结构与性能的影响.结果表明:随纺丝入水距离的增大,异形膜的超滤水通量、透气系数、膜蒸馏通量、抗压密系数、断裂强力及破裂压力减小;异形膜中品字形三芯中空纤维膜的断裂强力较单芯中空纤维膜有很大的提高,而且破裂压力和抗压密系数在异形膜中最大,纺丝成形稳定性最佳.     

聚偏氟乙烯/聚氯乙烯共混中空纤维膜的研制

实验表明PVDF/PVC共混体系是部分相容体系,且在共混比是7∶3时,相容性最好.还讨论了不同聚合物配比,不同溶剂,不同添加剂对共混膜性能的影响,并进行了分析.