膜吸收用聚丙烯和聚偏氟乙烯微孔膜的性能评价

以水吸收空气中的氧为例,从膜的微孔性、疏水性、传质效率、膜污染和价格等五个方面对市售国产聚丙烯和聚偏氟乙烯两种微孔中空纤维膜在膜吸收过程中的性能进行了评估,并分析了造成这两种膜性能差异的原因.评价结果表明,聚丙烯微孔膜具有疏水性好、氧传质系数大、抗污染能力强和价格便宜等优良性能,更适宜应用于膜吸收过程.     

低温等离子体接枝改性PVDF膜

采用低温等离子体接枝技术改性聚偏氟乙烯膜(PVDF),在PVDF膜表面引入疏水性单体苯乙烯,达到改变膜表面孔径的大小和孔径分布的目的.通过傅立叶红外光谱仪(FTIRATR)对改性前后的PVDF膜表面进行了结构分析,考察了PVDF膜接枝前后官能团的变化.采用示差扫描量热仪(DSC)分析了PVDF改性前后膜的孔径分布,考察了改性条件对膜孔径大小和分布的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观测了PVDF膜改性前后表面形貌的变化.研究了接枝温度、接枝时间等接枝条件对PVDF改性膜纯水通量的影响.结果表明,随着照射时间和接枝时间的延长,PVDF改性膜的孔径分布变窄,纯水通量下降,接枝率提高.     

聚偏氟乙烯中空纤维膜化学接枝改性研究

通过化学接枝反应在聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜表面接枝了2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸并讨论了反应体系、单体浓度反应温度和时间等因素对接枝率的影响.试验表明,接枝AMPS可有效提高PVDF中空纤维膜的耐污染性,并且改性后中空纤维膜的通量随溶液离子强度的增加而增加.     

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.     

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.     

中空纤维膜双向流(TWF)分离技术的研究

利用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜,对比考察了双向流膜过滤工艺与普通膜过滤工艺.结果表明,中空纤维膜上下入口的周期性切换使得双向流工艺在过滤的同时进行冲刷清洗,大大提高了过滤效率以及膜的耐污染性.清洗实验同样表明,与普通过滤工艺相比,双向流工艺中膜污染后更易清洗,膜通量基本恢复.若干工程实例表明,双向流技术已得到广泛的应用并将对膜工艺优化设计产生重要的影响.     

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.     

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.     

SiO2对PVDF超滤膜性能的影响

把SiO2纳米颗粒加入到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中能配成稳定、均匀、透明的溶液,同时会使铸膜液黏度增大.采用相转化法和溶剂浇铸法制成两类有机-无机杂化膜.实验结果表明,亲水型SiO2能增强膜的亲水性,减慢膜的凝胶速度,并使膜的纯水通量、截留率、孔隙率和结构发生显著的改变.     

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%.     

PA/PVDF中空纤维复合纳滤膜的研究(Ⅱ)复合纳滤膜性能表征

对自制的芳香聚酰胺(PA)/聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维纳滤膜进行了膜性能表征,讨论了自制的PA/PVDF中空纤维纳滤膜的结构和接触角,探讨了不同操作条件以及物料性质对中空纤维纳滤膜分离性能的影响.实验结果表明,自制的PA/PVDF中空纤维复合纳滤膜对多价盐和分子量在300以上的有机分子的截留率较高,符合纳滤膜的分离范围.     

α-Al2O3对PVDF超滤膜的结构与性能影响研究

研究了α-Al2O3纳米颗粒质量分数在0%～5%之间时,对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的纯水通量、截留率、力学等性能带来的影响,及孔隙率和润湿角的变化,得出了α-Al2O3的最佳加入量,并利用FT-IR,SEM对α-Al2O3/PVDF杂化膜的结构进行了研究.     

PU/PVDF共混中空纤维膜结构与性能

采用熔体纺丝后拉伸的方法制备了聚氨酯(PU)/聚偏氟乙烯(PVDF)共混中空纤维膜,研究了拉伸对共混膜形态结构的影响,通过测定水通量随透膜压力的变化讨论了PU/PVDF共混中空纤维膜的压力响应性能,并对不同拉伸倍数所得膜压力响应性能差异进行了研究.结果表明,拉伸过程增大了聚合物间界面微孔的通透性,有效地提高了膜的水通量;且随拉伸倍数的提高,PU/PVDF共混中空纤维膜界面微孔的回复性有所提高.     

射线辐照接枝丙烯酸改性PVDF超滤膜

采用Co-60γ射线共辐照方法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行接枝丙烯酸(AAc)辐照改性,研究了在一定辐照剂量下AAc体积分数对接枝率的影响,以期达到改善其亲水性的目的.试验表明,在吸收剂量为25 KGy时,接枝率在较低浓度时随AAc体积分数的增大而线性增大,AAc体积分数大于0.40后,接枝率基本不再变化;采用表面水接触角、全反射红外光谱(ATR-IR)分析了膜的表面性质及变化,采用扫描电子显微镜(SEM)观测了膜的表面形态.结果表明,辐照改性后膜表面接触角大幅下降,且随接枝AAc体积分数升高而降低;辐照改性后PVDF超滤膜表面膜孔数量减少,纯水通量降低,截留率提高.     

聚偏氟乙烯膜微孔的形成机理

通过改变聚偏氟乙烯膜的制膜条件,采用扫描电镜观察了膜孔的不同结构.观察了膜的皮层结构、海绵状孔、指状孔以及指状孔壁的结构.根据实验解释了膜的皮层和支撑层孔的形成机理.膜的皮层按旋节线分相机理形成,主要由热力学因素决定.溶剂和沉淀剂通过皮层扩散交换速率的快慢决定膜的支撑层的孔结构,膜的支撑层的孔结构按成核生长机理进行,这里动力学因素起到主要作用.溶剂和沉淀剂通过皮层的扩散速率快,膜的支撑层形成指状孔结构;扩散速率慢,膜的支撑层形成海绵状孔结构;扩散速率适中,膜的断面上部形成指状孔结构,下部形成海绵状孔结构.     

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.     

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.     

微污染水处理中投加粉末炭减缓膜污染的机理研究

采用MBR(膜生物反应器)及MBR-PAC(PAC,粉末活性炭)组合工艺处理微污染湖水.试验考察了各工艺条件下的膜污染状况,发现投加PAC降低了膜阻力,利于减缓膜污染.为了进一步研究相应的机理,采用空间排阻液相色谱(SELC)法对粉末炭投加前后膜污染物的分子量分布(MWD)进行了直接和间接的测定.结果表明,在MBR应用于微污染湖水处理时,小分子物质是一类重要的膜污染物质.PAC对大量小分子污染物(Mw＜3 000)的有效吸附去除是投加PAC后膜污染状况改善的重要原因.     

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.     

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.