聚丙烯微孔膜的表面矿化修饰及其亲水性能

为了改善聚丙烯微孔膜(MPPM)的表面亲水性,通过组合多巴胺氧化聚合和交替浸渍矿化修饰技术,在MPPM表面构建了均匀的CaCO₃矿物层,实现了利用CaCO₃矿物对膜表面进行亲水化修饰的目的。采用FTIR、XPS、ESEM、EDX和水接触角对矿化膜表面进行了相应的表征。考察了溶液浓度、浸渍循环次数及聚多巴胺涂覆率等对CaCO₃矿化率的影响。结果证实,CaCO₃矿物均匀地负载在MPPM表面,膜的亲水性因CaCO₃固有的润湿性而明显改善。纯水通量测试结果表明,矿化膜具有强的水渗透能力,纯水通量大(高达6450 L·m^-2·h^-1),渗透阻力小,施加0.01 MPa的外压,水即可透过膜。油水乳液分离研究发现,矿化膜能有效地分离一定范围的油水乳液,水通量大(> 1800 L·m^-2·h^-1),且膜容易用水清洗,展现出理想的油水乳液分离应用前景。     

超亲水SiO_2修饰膜的构建及其油水乳液分离性能

采用硅溶胶和多巴胺作为修饰剂,通过一步反应在微孔聚丙烯膜(MPPM)表面构建了SiO_2修饰层。利用FTIR、ESEM和EDX对膜进行了表征,发现膜表面SiO_2颗粒分布非常均匀。水/油接触角及纯水通量实验结果表明,修饰膜具有超亲水性及水下超疏油性,透水能力强,水通量大[在0.1 MPa时,水通量高达(5100±500)L·m-2·h-1]。油水乳液分离结果表明,修饰膜能有效分离油水乳液,在0.05 MPa时,油水乳液水通量达2830 L·m-2·h-1,油截留率达99.8%以上,即使过膜压力增大到0.15 MPa,油截留率也能保持在99%以上,且膜表面的油污可用水清洗除去,展现出很好的应用前景。     

Ag2CO3@PVDF/氧化石墨烯超滤膜及其分离性能

以聚偏氟乙烯（PVDF）为聚合物,氧化石墨烯（GO）为添加剂,聚乙烯吡咯烷酮（PVP-K30）为致孔剂,N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂配制铸膜液,借助相转化法制备了PVDF/GO膜（PGM）,并通过原位共沉反应在PGM表面沉积Ag₂CO₃得到Ag₂CO₃@PVDF/GO复合膜（AgC-PGM）;使用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、水接触角、纯水通量、BSA截留率和三维荧光光谱（3D-EEM）考察了膜材料的形貌、亲水性、水通量和分离性。结果表明,当添加GO为0.4%（质量）,AgNO₃（5.0 mmol·L^-1）与Na₂CO₃（2.5 mmol·L^-1）共沉反应3次得到AgC-PGM;与PVDF膜（132.8 L·m^-2·h^-1）相比,AgC-PGM呈现出较高的亲水性和纯水通量（237.4 L·m^-2·h^-1）,其纯水通量提高了78.8%,对BSA截留率稳定在75%以上;在过滤校区湖水时,AgC-PGM不仅凸显去除蛋白质污染的能力,且出水COD和UV₂₅₄达到自然水体一级标准。     

涂覆法制备高性能磺化聚醚砜混合基质膜

采用涂覆法将磺化聚醚砜（SPES（浓度为0.7%（质量（的铸膜液制备成膜，并使用钛酸四丁酯（TBT（和TiO₂纳米颗粒作为添加剂来对比改善膜性能。通过对纳滤膜的微观结构表征，以及膜对NaCl与染料的分离性能等方面来分析其性能。当钛酸四丁酯的含量为0.35%（质量（时，膜的通量从27.3 L·m^-2·h^-1提升至38.9 L·m^-2·h^-1，而截留率则有91.2%降至82.5%。与纯SPES膜相比，改性纳滤膜的平均孔径更大，由1.51 nm增大为2.28 nm。TBT改性膜表面有TiO₂纳米颗粒形成，而且随着TBT的浓度增大，颗粒逐渐增大，而直接添加TiO₂纳米颗粒的纳滤膜的表面呈现明显的团聚现象。使用钛酸四丁酯代替TiO₂纳米颗粒作为添加剂，在增加膜通量的同时也能降低纳米颗粒团聚而导致的膜缺陷。由钛酸四丁酯水解生成的正丁醇的致孔作用对膜的性能具有很大的影响。     

聚偏氟乙烯/聚二甲基硅氧烷渗透气化膜在丁醇分离中的应用

通过相转化法制备PVDF多孔支撑膜,在其上涂覆致密的PDMS分离层制备得到PVDF/PDMS复合膜,用于丁醇的分离纯化。以丁醇水溶液为原料液,流速为1.6 L·min^-1,丁醇浓度为15 g·L^-1,温度为37℃时, PVDF/PDMS复合膜的总通量为158.2 g·m^-2·h^-1,分离因子为17.3。向丁醇水溶液中按丁醇：丙酮：乙醇比例为6：3：1添加丙酮和乙醇模拟发酵液,PVDF/PDMS复合膜的总通量升高到189.5 g·m^-2·h^-1,分离因子降低到14.8。进一步考察了以丙酮-丁醇-乙醇（ABE）发酵液为原料液的渗透气化膜分离性能,发酵液中不存在菌体时,PVDF/PDMS复合膜的总通量和分离因子分别为120.2 g·m^-2·h^-1和19.7,而菌体存在时,复合膜的总通量和分离因子分别为122.1 g·m^-2·h^-1和16.7。与PDMS均质膜相比,PVDF/PDMS复合膜在丁醇分离过程中的分离性能有了显著的提升, 具有潜在的应用价值。     

改进的颗粒溶胶工艺制备高性能ZrO2-TiO2复合纳滤膜

以水为溶剂,采用改进的颗粒溶胶工艺,通过溶胶制备参数的调控优化,制备得到平均粒径为3 nm的ZrO₂-TiO₂复合颗粒溶胶。采用浸浆法,在平均孔径为5 nm的管式α-Al₂O₃底膜上,经过一次涂膜制备得到完整无缺陷的ZrO₂-TiO₂复合纳滤膜。ZrO₂-TiO₂复合纳滤膜的平均膜厚约为200 nm,纯水渗透率约为23 L·m^-2·h^-1·(0.1 MPa)^-1,对PEG的截留分子量为600。在pH 3,压力0.9 MPa的条件下,该膜对低浓度的Co²⁺、Sr²⁺、Cs⁺的截留率分别达到99.6 %、99.2 %和75.5 %。     

氧化石墨烯掺杂反渗透混合基质膜制备及性能

由于芳香族聚酰胺反渗透膜在抗污染性以及耐氯性方面存在不足,限制了其在海水淡化等方面的应用。采用往油相中添加氧化石墨烯（GO）的二次界面聚合法改性了商业反渗透膜,评价了GO掺杂反渗透混合基质膜的分离性能和耐氯性能,并用接触角仪、Zeta电位仪、扫描电镜和原子力显微镜等仪器表征了膜的亲水性能、荷电性能以及膜表面形貌。结果表明,GO的添加提高了膜的分离性能、耐氯性能和亲水性能;当GO添加量为30 mg·L^-1时,膜的通量为（77.7±0.9） L·m^-2·h^-1,膜的截留率为97.6%±0.5%,相比商业膜分别提高了38.4%和4.5%。当氯化强度低于4800 mg·L^-1·h时,膜的水通量和盐截留率变化不明显。     

聚电解质静电沉积改性制备高性能反渗透膜

利用次氯酸钠溶液对商品反渗透膜表面进行氯化处理,然后将聚阳离子电解质壳聚糖通过静电吸附作用沉积在RO膜的表面,系统地研究了氯化过程的pH、氯化时间、次氯酸钠浓度、壳聚糖浓度及其沉积时间对膜性能的影响,以制备出高通量、高截留率的RO膜。在压力1.55 MPa、原料液温度（298±1）K的条件下,测定RO膜处理2000 μg·g^-1氯化钠溶液的水通量和截留率。结果表明,当pH=9、氯化时间为30 min、次氯酸钠浓度为1000 mg·L^-1时,水通量较原膜提高了约19.89%,截留率略有提高;当壳聚糖浓度为0.1%（质量分数）、沉积时间为30 min时,改性膜的接触角降低到34.88°,亲水性提高,水通量较氯化后的RO膜几乎保持不变,为60.55 L·m^-2·h^-1,截留率达到了99.56%。经过氯化和沉积改性后的RO膜水通量和截留率均得到了提高。     

多级孔道ZSM-5分子筛超滤膜的制备

利用二次生长法,以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为结构导向剂,一步水热合成了多级孔道ZSM-5分子筛膜。结果表明,CTAB球形胶束与分子筛颗粒自组装形成了介孔结构,同时,CTAB胶束及疏水长链抑制了晶体的长大。通过调整CTAB/SiO₂摩尔比、合成温度及晶化时间等制膜条件,改变分子筛膜的晶体颗粒尺寸及膜层交联度,实现了分子筛膜介孔结构的有效调节,其孔径范围7~30 nm。在CTAB/SiO₂摩尔比为0.05、合成温度180℃、时间20 h下,多级孔分子筛膜纯水渗透通量达到138 kg·m^-2·h^-1·MPa^-1,截留分子量28500,对应平均孔径7.39 nm,达到小孔径超滤的标准。     

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%。     

多孔PZT压电陶瓷膜的制备及其抗污染性能

以 PbZr_xTi_1-xO₃（PZT）压电陶瓷粉体为原料,通过干压成型的方法制备多孔PZT陶瓷膜,考察了煅烧温度对多孔PZT陶瓷膜的机械强度、孔隙率以及纯水渗透性能的影响。当煅烧温度为950℃时,可制备出纯水渗透率为850 L·m^-2·h^-1·MPa^-1,孔径为300 nm,机械强度为47.8 MPa,孔隙率为34%的多孔PZT陶瓷膜。在此基础上,考察了极化温度与极化电压对多孔PZT陶瓷膜压电性能的影响,并对极化后的PZT压电陶瓷膜进行萃取和表面等离子刻蚀处理。结果表明：极化温度为120℃、极化电压强度为4 kV·mm^-1,极化后经热乙醇萃取及表面等离子刻蚀4 min后,多孔PZT压电陶瓷膜在外加交流电为20 V时,产生的共振振幅信号值达34.8 mV。将制备的多孔PZT压电陶瓷膜在粒径为600 nm的含油乳化液中进行过滤实验,发现陶瓷膜两端未加交流电时,其通量在2 h内衰减至4%。而加交流电后,其稳定通量可维持在20%左右,表明制备的多孔PZT压电陶瓷膜具有良好的抗污染效果。     

Al2O3和SiC微滤膜的疏水改性及其油固分离性能研究

以正辛基三乙氧基硅烷和乙醇分别作为改性剂和溶剂,采用接枝聚合法对平均孔径为500 nm的Al₂O₃膜和SiC膜进行疏水改性,考察了改性剂浓度、改性液温度和改性时间对膜表面疏水效果的影响,并对比了疏水改性前后两种陶瓷膜的表面性质及疏水改性后的油固分离性能,进行了反冲实验和稳定性测试。结果表明,两种陶瓷膜材料在改性剂浓度为0.2 mol·L^-1,改性液温度为40℃,改性时间为12 h时,疏水改性效果最好,得到的疏水Al₂O₃膜和SiC膜的水接触角分别为134°±1°和140°±1°,经改性后的SiC膜的疏水效果优于Al₂O₃膜。在油固分离实验中,疏水Al₂O₃膜和SiC膜均对固体炭黑有良好的截留性能,但疏水改性对SiC膜的油品通量提升更为显著,两种膜的稳态通量分别为1134 L·m^-2·h^-1和1408 L·m^-2·h^-1。反冲操作对疏水SiC膜的通量恢复更有利。     

Electrospinning organic solvent resistant preoxidized poly(acrylonitrile) nanofiber membrane and its properties

A high performance preoxidized poly(acrylonitrile) (O-PAN) nanofiber membrane with excellent solvent resistance, thermal stability and flexibility was fabricated by the preoxidation of electrospun PAN nanofiber membrane. The performance of resultant O-PAN nanofiber membrane was optimized by altering the PAN concentration and preoxidation temperature. The results showed that the O-PAN nanofiber membrane which made from PAN concentration of 14% (mass) and preoxidation temperature of 250.0 ℃ have a more optimal comprehensive performance. In the long-term separation test of SiO₂ particle (1 μm) in DMAc suspension, the permeate flux of O-PAN nanofiber membrane stabilized at 227.91 L·m^-2·h^-1 (25 ℃, 0.05 MPa) while the SiO₂ rejection above 99.6%, which showed excellent solvent resistance and separation performance. In order to further explore the application of the O-PAN nanofiber membrane, the O-PAN nanofiber membrane was treated with fluoride and used in oil/water separation process. The O-PAN nanofiber membrane after hydrophobic treatment showed excellent hydrophobicity and good oil/water separation performance with the permeate flux about 969.59 L·m^-2·h^-1 while the separation efficiency above 96.1%. The O-PAN nanofiber membrane exhibited a potential application prospect in harsh environment separation.     

疏水SiO2填充PDMS膜分离水中乙酸正丁酯的性能

以聚偏氟乙烯（PVDF）为支撑层,选用疏水性纳米SiO₂粉体作为改性剂,制备出聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合膜材料,并用于乙酸正丁酯/水溶液的渗透汽化分离。采用SEM、FTIR、XRD、拉伸实验、接触角及正电子湮没寿命谱测定等对膜材料物理化学性能进行了表征,考察了膜材料的溶胀行为及渗透汽化性能。结果表明,SiO₂在PDMS膜中分散均匀,且没有发生化学作用,并提高了膜材料的机械强度和疏水性。随着SiO₂添加量增加,膜在乙酸正丁酯溶液中的溶胀度先升后降,渗透通量呈下降趋势,而分离因子先增大后减小。当SiO₂添加量为4%（质量）时,随进料浓度的增加,渗透通量增大,分离因子先增大后减小;随着温度升高,渗透通量增大,分离因子减小;渗透通量和分离因子最大值分别为240 g·m^-2·h^-1和542。     

纳米粒子/氧化石墨烯改性复合膜制备及其分离性能研究

采用真空抽滤-压力喷涂的方法，以聚酰胺纳滤膜为基膜，制备了氧化石墨烯和二氧化钛纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOT1、GOT2、GOT3和GOT4以及氧化石墨烯和二氧化硅纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOS1、GOS2、GOS3和GOS4。通过SEM、EDS、XPS和GIWAXS方法对GOT复合膜和GOS复合膜进行了分析表征，结果表明，氧化石墨烯和纳米粒子均匀负载在聚酰胺纳滤膜表面。研究了复合膜的性能，并推测了复合膜的净水机理。其中GOT复合膜在0.75 MPa下水通量可达50 L·m^-2·h^-1,相较于原始基膜提高了25%,显示出了最佳的水通量性能，并且在保持较高通量的同时，对盐溶液和重金属离子的截留率仍能维持在90%左右。真空抽滤-压力喷涂的方法为氧化石墨烯复合膜的制备提供一种新的工艺思路，为废水处理提供了一种更高净化效率的复合膜。