高分子纳滤膜制备方法研究进展

介绍了纳滤膜的分离模型,包括膜过程的不可逆热力学模型、空间位阻-孔道模型、溶解-扩散模型、道南平衡模型、电荷模型和静电排斥以及立体位阻模型.综述了近十几年来纳滤膜及其制备方法(L-S相转化法、界面聚合法、溶液涂敷交联法、紫外辐照接枝、和电泳沉积法等)的研究进展.总结并展望了纳滤膜及其制备方法中存在的问题和发展前景.     

“化工原理”课程OBE-CDIO教学模式的构建与实施

针对我国目前提倡创新驱动发展和对创新工程技术人才的高需求,提出结合CDIO教学模式和成果导向(OBE)教育理念,激发工程专业学生对专业知识的学习热情,同时提升学生对工程问题的分析和解决能力。通过筛选和设计合理的工程案例实现工程问题与课程内容紧密关联;基于OBE理念改进教学方案,将与知识点关联的案例作为学习目标通过先导方式提出从而形成新的教学方案;量化项目工作评价指标体系,激发学生工程项目学习热情。OBE-CDIO教学模式的建立对于提高教学效果,完善新工科培养模式具有显著成效,并为其他工科课程的教学模式提供理论指导。     

ZIF-8粒子尺寸对PDMS填充膜渗透汽化性能的影响研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为支撑层,将沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)填充到聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,制得ZIF-8/PDMS复合膜,用于渗透汽化分离乙醇/水体系。对ZIF-8/PDMS复合膜进行了表征。考察了不同ZIF-8粒子对ZIF-8/PDMS复合膜渗透汽化分离性能的影响。研究结果表明,在金属离子与有机配体的配合比为1∶2的ZIF-8粒子,操作温度为50℃条件下,ZIF-8/PDMS复合膜的渗透通量为182.4g/(m2·h),分离因子最高为8.8。     

HF酸刻蚀ZSM-5/PDMS膜渗透汽化透醇性能研究

采用HF酸对3种MFI型沸石(ZSM-5,silicalite-1)进行刻蚀,通过SEM和TEM对刻蚀前后沸石的表面和本体形貌进行了表征,发现酸刻蚀造成沸石表面出现微米级孔洞,但本体仍保留了规则的孔道结构。将刻蚀后的ZSM-5填充至聚二甲基硅氧烷(PDMS)中制备了复合膜,用于乙醇/水混合物的分离,研究了沸石硅铝比、HF酸浓度、操作温度和料液浓度对复合膜渗透汽化分离性能的影响。研究发现HF酸处理,可以有效地提高ZSM-5/PDMS膜的分离因子,由12.3最高上升至16.8([EtOH]=5wt%,50℃),渗透通量稍有下降;随着操作温度的升高,复合膜渗透通量增大,分离因子在50℃达到极大值;料液中乙醇浓度提高,复合膜渗透通量增大,分离因子减小。     

制膜条件对硅橡胶膜微结构及分离性能的影响

以PVDF超滤膜为支撑层,以107、108、RT-615为3种硅橡胶的复合层,制备了交联硅橡胶/PVDF复合膜用于渗透汽化乙醇/水的分离。采用SEM表征了硅橡胶/PVDF复合膜的表面及断面形貌,测定了交联硅橡胶均质膜的溶胀度、密度和交联链长度,考察了硅橡胶交联结构、交联剂用量、交联温度对硅橡胶膜微观结构与分离性能的影响,得到了硅橡胶最佳制膜条件。研究发现与加成型交联硅橡胶(RT-615)相比,脱醇型交联硅橡胶(108、107)交联链长度较大,膜自由体积较大,更适于低浓度乙醇/水混合物的分离。     

支撑层对PDMS复合膜渗透汽化性能的影响

以相转化法制备的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSF)三种多孔膜作为支撑层,制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜用于渗透汽化乙醇/水混合物的分离。采用能量色散X射线光谱仪(EDX)定量表征了PDMS在支撑层表面的厚度(L0)和支撑层内的渗入深度(Li),研究发现,PDMS在各支撑层表面的厚度、支撑层内渗入的厚度有显著差异,PDMS复合膜的渗透通量与(L0+Li)间存在近似的线性关系,表明PDMS在支撑层中渗入深度不同是造成不同底膜支撑的PDMS复合膜渗透汽化性能差异的根本原因。文中提出选择层总厚度(Lt=L0+Li)概念,通过线性拟合得到PDMS复合膜渗透通量与Lt之间的定量关系,可以用来估算PDMS复合膜的渗透通量,并预测复合膜渗透通量极大值。     

平板膜组件内部流体流动状态的可视化

自行设计了透明的有机玻璃膜组件,用于直接观测组件内部流体流动状态。分别测定了空流道和含有料液隔网流道的压力损失,并根据摩擦因子f随Re值的变化曲线确定了临界Reynolds数（Re_c）的范围。结果表明,含有料液隔网流道的Re_c相比空流道大大减小。利用注射颜料的方法对流体流动情况进行观测,验证了上述结果。随后测定了表面粗糙度、隔网排布形式、孔隙率对流体流动情况的影响。最后,自制小型卷式膜进行测试,结果与平板膜的压力损失情况相符,表明平板膜的实验结果可以用于预测卷式膜的行为。     

高分子基气体分离膜材料研究进展

在简要介绍气体分离膜分离机理的基础上,详细介绍了高分子和有机-无机复合两类气体分离膜材料及其分离性能,其中高分子膜材料主要包括聚酰亚胺、硅橡胶、聚砜、醋酸纤维素、聚吡咯,有机-无机复合膜材料主要包括无机粒子填充高分子、有机-无机杂化,并对高分子基气体分离膜材料的发展前景进行了展望.     

响应面优化法在PDMS/PVDF膜制膜条件优化中的应用

用响应面优化法优化了乙烯基封端PDMS/PVDF渗透汽化透醇膜的制膜条件,研究了硅橡胶浓度、B/A质量比、交联温度和交联时间对膜性能的影响,拟合了分离因子、渗透通量与四因素之间的回归方程,并用方差分析法考察了四因素的主效应、二次效应以及相互作用效应对复合膜的分离因子与渗透通量的影响。研究发现,硅橡胶浓度对膜的分离因子与渗透通量的影响最为显著,交联时间对分离因子几乎没有影响。通过对回归方程的优化分析得知,在料液乙醇浓度为10%(wt),操作温度40℃条件下,当硅橡胶浓度为93%(wt),B/A质量比为0.08,交联温度为100℃,交联时间为13.83 h时,膜的综合分离性能达到最佳,此时分离因子与渗透通量预测值分别为9.47、77.57 g(m2 h)1,渗透侧乙醇浓度达到51.3%(wt)。回归方程的验证实验结果表明,回归方程的估计值与实验值较为吻合,可用于乙烯基封端的PDMS/PVDF复合膜的渗透汽化性能的预测与优化。