动态法制备复合膜的研究进展

介绍了动态膜的特点、分类、膜材料和载体、成膜过程和研究现状,重点阐述了采用动态法制备的三种复合膜:动态预涂膜、原液形成膜和动态聚离子复合膜的成膜过程和分离特性.通过对研究现状的总结分析,指出动态成膜具有广泛的应用前景,并展望了对于动态成膜的研究,今后应该关注的一些方面.     

聚乙烯醇/壳聚糖共混膜渗透汽化性能研究

制备了聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)共混膜,用渗透汽化膜技术实现了甲醇/碳酸二甲酯二元共沸物的有效分离,研究了共混组成、操作温度、原料组成对膜分离性能的影响,结果表明,随着共混膜中CS含量的增加,膜的渗透通量增大,分离系数先增大后减小,当共混膜中CS含量为66%时,该膜具有优异的渗透汽化性能,有较大渗透汽化分离指数PSI值=660.8g/(m2·h).操作温度升高,膜的渗透通量增大,分离系数略微减小;随着原料中甲醇含量的增大,膜的渗透通量增大,分离系数减小.该共混膜在分离甲醇/碳酸二甲酯二元共沸物时得到的渗透侧甲醇的浓度远大于对应饱和蒸汽的浓度,表明用膜法渗透汽化分离是优于精馏分离的.     

正庚烷/有机硫体系渗透汽化脱硫

以正庚烷/有机硫体系模拟汽油体系,用硅橡胶(PDMS)复合膜进行渗透汽化脱硫性能研究,并考察料液温度、料液含硫量对膜分离渗透性能的影响.实验表明,温度对膜分离渗透性能有较大影响,而料液含硫量对分离渗透性能的影响可以忽略.结合实验结果,用基团贡献法分析了该复合膜对不同种类有机硫的选择性.实验数据与理论分析吻合,PDMS复合膜对不同有机硫的选择性顺序为:噻吩＞2-甲基噻吩＞2,5-二甲基噻吩＞正丁硫醇＞正丁硫醚.     

基于LBL技术组装的渗透汽化聚电解质复合膜

综述了近年来采用层层静电吸附(LBL)技术组装的聚离子复合物渗透汽化膜的研究进展.对支撑体荷电处理方法进行了分类,讨论了聚离子派对、选择原则及自组装条件,并就LBL技术组装聚电解质复合物的一些发展动向提出了建议.     

填充纳米SiO2对聚偏氟乙烯膜性能的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能优良的膜材料,被广泛用于溶液的净化、分离、浓缩过程.但由于它的疏水性,膜在分离过程中极容易受到蛋白质等有机物的污染,会导致膜通量下降,使用寿命缩短.为提高膜的性能,将经过γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的纳米SiO2粒子填充到聚偏氟乙烯铸膜液中,通过溶胶-凝胶法制得复合膜,并对该膜的形貌、韧性、亲水性和中水处理的性能进行了表征.结果表明,改性的纳米SiO2能够在膜内均匀分散,使复合膜的韧性显著提高,在处理中水过程中纳米SiO2粒子与PVDF结合良好;膜的接触角由83°下降到41°,通量相对稳定,在0.1 MPa操作压力下通量维持在280 L/(m2·h),表明复合膜的耐污染能力大大增强.     

耐污染超滤膜的研究

基于膜污染的基本原理,亲水性膜比疏水性膜耐污染.以聚醚砜为支撑膜,聚乙烯醇(PVA)、哌嗪与对苯二甲酰氯为反应物,采用界面聚合手段,在支撑膜表面成功地形成一层极薄的复合亲水分离层.通过红外光谱分析,证明了PVA在复合层中的存在.研究结果表明,采用十二烷基硫酸钠浓度0.4%,碳酸钠浓度为0.2%,哌嗪与对苯二甲酰氯浓度比在1:2～1:3之间的制膜条件,可制得分离性能优异及耐污染性较好的复合膜.     

负载型中孔SiO2-Fe2O3膜的制备与表征

将模板技术和溶胶凝胶法相结合,制备SiO2/K-M复合陶瓷膜管负载型SiO2-Fe2O3膜.采用XRD、SEM、IR、氮吸附和气体渗透性能测试等手段对该膜材料的表面形貌、结构、孔径分布和气体渗透性能进行表征,并探讨了制膜条件对成膜情况的影响.结果表明:SiO2-Fe2O3膜成膜情况良好,过渡层SiO2与SiO2-Fe2O3膜结合紧密;在SiO2-Fe2O3膜中,Fe2O3和SiO2都是以晶体形式存在,Fe2O3已进入SiO2骨架内部,与SiO2发生键合,形成Si-O-Fe结构;Fe2O3-SiO2膜孔径分布集中于4 nm,气体的渗透属于Knudsen扩散控制区;Fe2O3-SiO2膜对HCl/N2和HCl/C2H4的分离因子分别达到2.55和1.81.     

中空纤维担载Al2O3-SiO2复合膜的研制

采用溶胶-凝胶法在α-Al2O3中空纤维载体上制备了Al2O3-SiO2复合膜,并对复合膜的制备条件及稳定性进行了研究.利用SEM和EDS对复合膜的微观形貌及化学组成进行了分析.结果表明,所制备的担载复合膜表面完整、无缺陷.气体渗透实验进一步说明,复合膜具有一定的气体选择性,在0.1 MPa下对H2/N2的分离因子为3.03,表明气体通过膜的扩散以Knuen扩散传质为主.用等温氮气吸附实验测定了非担载膜的孔径大小和分布,其比表面积为294.85 m2/g,总孔容为0.28 mL/g,最可几孔径小于3 nm.     

聚砜-硅橡胶富氧膜的制备

研究了聚砜超滤底膜的种类,聚砜底膜上涂敷的硅橡胶的种类、浓度、涂敷次数、涂敷速度以及过程操作压力等对聚砜-硅橡胶复合膜富氧性能(富氧浓度和透气量)的影响,并在此基础上确定了较佳的硅橡胶类型和超滤底膜,最后在较佳的工艺条件下制得了富氧浓度为29.9%,富氧透气量为17.28 L/(m2·min)的能满足工业应用需要的聚砜-硅橡胶复合膜.此外,还对聚砜超滤底膜的结构进行了扫描电镜分析.     

海藻酸钠-壳聚糖-粉末活性炭生物微胶囊的制备

制备了海藻酸钠-壳聚糖-粉末活性炭(SA-CA-PAC)微胶囊,研究了添加适量粉末活性炭后对新型SA-CA-PAC生物微胶囊的粒径、机械强度和膨胀度等主要性能的影响.结果表明:适量粉末活性炭的添加对海藻酸钙胶珠和SA-CA-PAC微胶囊其它制备条件的影响不大,但却对SA-CA-PAC微胶囊的机械强度性能有较大的影响.在反应温度为30 ℃时,向2.0%的海藻酸钠溶液中添加粉末活性炭量为0.75%,氯化钙溶液浓度为4.0%,壳聚糖溶液浓度1.8%,成膜反应时间10 min,覆膜时间10 min,液化时间8 min,控制盐离子浓度为1.5%,所制得的SA-CA-PAC微胶囊具有良好的成囊性能.扫描电镜结果显示,SA-CA-PAC微胶囊具有良好的膜结构.     

两亲聚合物的合成及其在聚偏氟乙烯膜改性中的应用

利用异佛尔酮-二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG)、甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)和乙二醇(EG)合成了一种新型的聚氨酯丙烯酸酯大分子单体,并进一步与甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合,制备了一种既含有相对疏水链段、又含有相对亲水链段的两亲聚合物.最终产物添加到聚偏氟乙烯(PVDF)原材料中通过L-S相转化法制得聚合物分离膜.通过FT-IR表征了大分子单体的结构,GPC测定了两亲聚合物的分子量;通过纯水渗透通量、对牛血清蛋白(BSA)的截留率、接触角测定和耐污染性实验表征了超滤膜的性能.实验表明,两亲聚合物占聚合物质量分数的5%时,膜的纯水渗透通量由23.4 L/(m2·h)提高到78 L/(m2·h),而截留性能基本保持不变.在两亲聚合物质量分数从0～15 %变化范围内,接触角由79°降至62°.膜通量衰减实验表明改性后膜的耐污染性得到提高.     

用正交设计研究PVDF/PVC/PMMA共混中空纤维膜

制备了PVDF(聚偏氟乙烯)/PVC(聚氯乙烯)/PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)三元共混中空纤维膜,讨论了影响膜性能的主要因素.正交实验结果表明:在PVDF/PVC/PMMA体系中,聚合物总浓度是影响膜的水通量的主要因素;PVDF浓度对膜强度影响最大;PMMA对膜的亲水性有较大的贡献.得到优化的制膜条件为:铸膜液中PVDF∶PVC∶PMMA=7∶1.2∶1.8(质量比),聚合物溶质的总质量分数为17%;添加剂吐温-80的质量分数为6%.     

添加剂对PVDF凝胶速率和膜性能的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,利用自制改进的光透射仪,考察了聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氯化锂、丙醇、PVP/丙醇等作为添加剂对PVDF成膜时分相延时时间、分相速率的影响.结果表明,上述添加剂都能促进PVDF铸膜液在凝胶初始阶段皮层的生成,表现为延时时间的缩短.但是所生成皮层的致密程度不同,使得它们对随后分相速率的影响也不尽相同.最终膜呈现延时分相形态还是瞬时分相形态,不但和延时时间有关,而且和分相速率有很大关系.并将含有这些添加剂的铸膜液纺制成中空纤维膜,考察了添加剂对膜形态和分离性能的影响.     

重金属污染物对压实膨胀土渗透及膨胀特性影响研究

公路汽车排放的重金属等污染物对膨胀土路基渗透及膨胀性能的影响受到越来越多的关注。通过渗透试验和膨胀变形试验研究了不同干密度和金属污染物浓度对压实膨胀土渗透和膨胀性能的影响。试验结果表明干密度1.5 g/cm~3的压实膨胀土试样蒸馏水的渗透系数约为2×10~(-9)m/s;随着压实膨胀土试样干密度增大渗透系数显著减小。因金属污染物对膨胀土扩散双电层(DDL)的影响,压实膨胀土试样渗透系数随着金属污染物Cu~(2+)浓度的增大而增大。由于渗透固结作用,压实膨胀土试样膨胀变形随金属污染物Cu~(2+)浓度的增大而减小。     

纳米二氧化硅颗粒对PVDF超滤膜凝胶过程和结构的影响

以PDVF(聚偏氟乙烯)超滤膜为研究对象,通过凝胶动力学常数K、产生沉淀的聚合物层厚度的平方x2和凝胶时间t之间的关系、絮凝值的变化来反映SiO2颗粒对膜凝胶速率和膜结构的影响,并用膜凝胶动力学观测装置观察并记录成膜过程.实验结果表明,在铸膜液中添加纳米二氧化硅颗粒可以使聚偏氟乙烯超滤膜的凝胶速率减小,形成的膜更加致密.     

聚丙烯腈超滤基膜的水解改性

通过在不同水解程度的PAN基膜上组装聚电解质复合物膜,发现PAN基膜水解程度对聚电解质复合物膜的渗透汽化性能有重要影响.基于此,对PAN超滤基膜的碱性水解条件进行了筛选.通过对不同水解条件下改性前后基膜通量、截留率的测定,确定较为适宜的水解条件:NaOH浓度2 mol/L,水解温度60～70℃,水解时间1 h.润湿角和红外光谱检测证实,改性后基膜表面亲水性和荷电性增强利于后续的聚电解质复合物膜组装.此外,采用不同的碱性水解剂对PAN超滤进行水解,发现碱性越强的水解剂,PAN基膜水解程度越高.实验结果对改进PAN超滤膜亲水性,改变超滤膜的截留率和对荷负电溶质的耐污染性有所参考.     

戊二醛-硫酸混合交联壳聚糖/聚砜复合纳滤膜的结构与性能

以聚砜超滤膜(截留分子量10 000)为基膜,壳聚糖乙酸溶液为铸膜液,使用相转化法制备了戊二醛-硫酸混合交联壳聚糖/聚砜复合纳滤膜,并研究了壳聚糖浓度、戊二醛-硫酸混合交联剂等因素对该膜分离效果的影响.在操作压力1.6 MPa、流量30 L/h、20℃条件下,测得纯水通量为12.84 L/(m2·h),对2 000 mg/L的NaCl、MgCl2、Na2SO4和MgSO4的截留率分别为6.6%,94.5%,34%和80.4%,水通量依次为6.93,11.92,6.95和6.73 L/(m2·h);对分子量不低于280的有机物截留率高于90%;对0.01～0.1 mol/L KCl溶液在0.1～0.7 MPa下测定膜的流动电位为60～6 mV/MPa.电解质离子分离机理取决于膜与电解质离子之间的电荷作用.     

液体改性低温煤沥青透层油性能研究

以煤焦油渣制备的改性低温煤沥青为基础,以煤油为稀释剂,探讨了改性低温煤沥青的溶解利用率,并制备了液体改性低温煤沥青透层油。进而利用渗透试验、层间拉拔试验等方法,考察了液体改性低温煤沥青透层油的渗透和层间结合性能。结果表明:提高氯丁橡胶(CR)的掺量或煤油的比例,可以提高改性低温煤沥青的溶解利用率。在氯丁橡胶(CR)掺量0.5%、煤油与沥青的比例为2∶10、洒布量为1L/m~2时,改性低温煤沥青透层油的渗透深度可达8mm,与乳化石油沥青、液体石油沥青的渗透性能相当。与液体石油沥青相比,液体改性低温煤沥青透层油在层间结合性能方面具有明显优势。     

我国渗透汽化技术的工业化应用

简述渗透汽化技术在我国的产业化状况;介绍其在石油化工、医药化工、精细化工领域中的应用实例,着重描述在有机溶剂和混合溶剂脱水、恒沸体系分离、溶媒回收方面发挥的作用.说明了研发的技术基础.     

聚偏氟乙烯微滤膜的表面改性

采用改良的热诱导聚合技术,在聚偏氟乙烯(PVDF)微滤分离膜表面接枝具有离子交换性能的羧酸基团.采用热重(TG)、差示扫描量热(DSC)、X衍射(XRD)、红外光谱(IR)、环境扫描电镜(ESEM)和X衍射光电子能谱(XPS)对改性PVDF微滤分离膜(PAA-PVDF分离膜)进行表征,研究了改性PVDF分离膜对Cu2+的去除效果.试验结果表明,热诱导聚合技术在PVDF分离膜表面成功接枝了羧酸基团,PAA-PVDF分离膜对Cu2+的去除效果优良.