膜Zeta电位测试技术研究进展

分离膜荷电化显著地影响着膜的分离性能和耐污染能力。因此,定量化表征膜表面(包括孔表面)电性能具有重要的理论价值和实际意义。本文系统地综述了各种膜Zeta电位测定原理、特点及其不足,并展望了膜Zeta电位的未来研究方向。     

PVDF中空纤维复合纳滤膜的ζ电位及其分离性能

选用自制中空纤维聚哌嗪酰胺复合纳滤膜对NaCl、Na2SO4、MgCl2及MgSO4溶液进行实验,考察了操作压力、pH、溶液浓度、溶液种类等因素对纳滤膜ζ电位及其分离性能的影响。结果表明:通量随压力增大成线性增大,截留率随压力增大而增大,最后趋于一个稳定值;pH可改变ζ电位的正负,截留率、通量随着pH的变化,均会出现最优值;随着溶液浓度增加,膜的ζ电位绝对值、截留率、通量均会有不同程度的下降。     

高分子纳滤膜的研究及进展

对高分子纳滤膜的发展背景以及国内外在这一领域的研究的研究进展作了详细的介绍。     

平流式流动电位测试系统的研制

分离膜表面的荷电化显著地影响着膜的分离性能和耐污染能力。因此,定量化表征膜表面电性能具有重要的理论价值和实际意义。作者在前期透过式膜流动电位测试系统研发工作的基础上成功地研制了平流式流动电位测试系统,并且首次将恒电流法测膜体电导引入膜表面ζ(Zeta)电位的确定过程中。以自制不同共混比的合金荷电膜为测试对象,利用该测试系统和经典的Helmholtz-Smoluchowski(H-S)方程及其变体得到了不同pH下的膜表面Zeta电位,从而揭示了膜表面电导、膜体电导对膜表面Zeta电位的贡献,并展示了该流动电位测试系统的有效性。     

高分子纳滤膜的制备技术

纳滤膜是介入于反渗透膜和超滤膜之间的一种压力驱动的新型分离膜,已成为近年来研究的热点,由于其载留分子量范围相对较窄（200－1000）且孔径处于纳米级（10^-9m),因此膜材质的选择及制备技术成为制备出高性能纳滤膜的关键。本文介绍了高分子纳滤膜的几种主要的制备工艺,并概述了近年来国内外在高分子纳滤膜材质、制备方法以及所制膜性能及应用方面的研究进展。     

流动电位/胶体滴定法测定聚电解质电荷密度的研究

探讨了应用粒子电荷测定仪的流动电位判定胶体滴定终点的可行性。结果表明流动电位曲线能在样品浓度大于 0 .6× 1 0 - 5mol· L- 1的溶液中准确指示胶体滴定的终点 ,较常用指示剂邻甲胺兰的使用极限浓度低一个数量级。观察到由阳离子聚电质滴定阴离子聚电质能减少盐干扰的现象。叔胺型阳离子淀粉应在酸性下滴定     

纳滤膜的研究进展

纳滤膜是一种新型分离膜,其截流分子量介于反渗透膜和超滤膜之间,且对无机盐有一定的截流率。国内外纳滤膜制备方法有L-S相转化法、复合法、荷电化法和无机改性等。纳滤膜研究中存在着膜通量小、膜制作成本较高及抗污染性差等问题,因此选择和制备纳滤膜的材料,优化纳滤技术水处理工艺设计,提高纳滤性能,降低制膜成本,减轻膜污染等已成为当今科学研究的重要课题。     

银/聚电解质复合纳滤膜的制备及表征

利用层层自组装技术(LbL),采用原位还原方法在聚醚砜(PES)基膜上制备了银/聚电解质复合纳滤膜.SEM分析表明:膜表面结构致密,Ag粒子在复合膜中分布均匀,粒径100～200 nm,UV-vis图谱证明膜中粒子为Ag粒子,所得银/聚电解质纳滤膜呈现出优异的抗菌性能.[PSS/PDADMAC]3[PAS/PAH-Ag]3PSS膜对负二价离子显示出较高的截留性能,达到93%.     

全钒液流电池用PP/SiO_2纳滤膜的制备及性能研究

首次使用原位水解的方法成功制备了聚丙烯/二氧化硅(PP/SiO_2)纳滤膜,在PP膜表面形成了一层致密的SiO_2纳米聚合层,同时在膜的截面形成了由SiO_2连接而成的提供离子传输的通道;该膜制备成本低,制备工艺简单环保,相较于Nafion115膜具有非常优异的防水迁移性能和较好的离子选择透过性,具有较好的充放电循环性能,在50 m A/cm2电流密度下,充放电循环40圈后,库伦效率及能量效率分别保持在94.5%和75.4%。     

膜流动电位测试中Ag-AgCl电极的制备及稳定性研究

膜的动电特性研究中,往往采用流动电位方法。该方法中,Ag-Ag Cl测试电极的质量是影响测试准确性的关键要素。本文采用正交试验设计和方差分析,着重考察电解法制备Ag-Ag Cl电极过程中,电流强度(I)、氯化时间(t)、电解质溶液浓度(CHCl)、电极来源(n)、烘烤温度(T)、活化电极溶液浓度(CKCl)等因素对Ag-Ag Cl电极稳定性的影响。得到Ag-Ag Cl电极的最优制备参数为:电流密度3.0m A/cm2,氯化时间50min,盐酸浓度0.1mol·L-1,烘烤温度120℃,活化电极溶液(KCl)浓度0.001mol·L-1;最显著影响因素为电极来源,显著影响因素为氯化时间和烘烤温度。对最优条件组合下制备的AgAg Cl电极,进行了稳定性实验,结果表明:制备的电极具有较好的稳定性,24h内电极电位漂移量小于0.10mv,7天内电极电位漂移量小于0.2mv;在聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜流动电位测试中,流动电位与流动压差具有良好的线性和可重复性,回归曲线R20.99,变化规律符合Helmholtz-Smoluehowski公式,可以较好满足膜的流动电位测试要求。     

超支化聚酯低压纳滤膜的制备与表征

通过超支化聚酯(HPE)末端的羟基与戊二醛(GA)之间的羟醛缩合反应,采用简单的浸涂-交联方法,制备了一种以聚砜超滤膜为支撑层,交联的HPE为活性分离层的复合纳滤膜.采用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、接触角测定、扫描电子显微镜(SEM)对纳滤膜的表面化学组成、亲水性和膜形貌进行了表征.考察了HPE溶液浓度、GA溶液浓度对膜分离和渗透性能的影响,优化的HPE和GA溶液浓度分别为9.8 g/L和7.4 g/L,此时在0.4 MPa下膜的水通量达69.6 L/(m2.h),对Na2SO4脱除率为93.2%,表现出低操作压力、高通量、高脱盐率的优异性能.纳滤膜对无机盐的截留顺序为Na2SO4>NaCl>MgSO4>MgCl2,呈现明显的荷负电特征.     

SYNTHESIS,CHARACTERIZATION, AND PERFORMANCE OF SULFONATED POLYETHERSULFONE NANOFILTRATION MEMBRANES

ABSTRACT

TGA/DTA data. Membranes were prepared from sulfonated polymer and performance characteristics in terms of permeate flux and solute separation are reported. The effects of the casting solution composition on performance of both PES & SPES membranes, effect of feed concentration and separation of different inorganic salts are also included. Separation of multivalent cation (Ca²⁺) was studied in presence of PAA of different concentration and as a function of pH.     

单体结构对聚酰胺类复合膜分离性能的影响

采用间苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯、均苯四甲酰氯分别与间苯二胺、乙二胺、哌嗪在耐高温杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)超滤膜表面进行界面聚合,制备了7种具有不同功能层结构的新型超薄复合膜.采用红外、X射线衍射、原子力显微镜等测试手段对复合膜结构进行表征,测试了7种复合膜对0·2%的Na2SO4水溶液,0·2%NaCl水溶液的分离性能,分析了单体结构与复合膜分离性能的关系.     

STRUCTURE AND PROPERTIES OF COMPOSITE POLYURETHANE HOLLOW FIBER MEMBRANES

Composite polyurethane (PU)-SiO2 hollow fiber membranes were successfully prepared via optimizing the technique of dry-jet wet spinning, and their pressure-responsibilities were confirmed by the relationships of pure water fluxtransmembrane pressure (PWF-TP) for the first time. The origin for this phenomenon was analyzed on the basis of membrane structure and material characteristics. The effects of SiO2 content on the structure and properties of membrane were investigated. The experimental results indicated that SiO2 in membrane created a great many interfacial micro-voids and played an important role in pressure-responsibility, PWF and rejection of membrane: with the increase of SiO2 content, the ability of membrane recovery weakened, PWF increased, and rejection decreased slightly.     

Effect of solution chemistry on the surface charge of polymeric reverse osmosis and nanofiltration membranes

A streaming potential analyzer has been used to investigate the effect of solution chemistry on the surface charge of four commercial reverse osmosis and nanofiltration membranes. Zeta potentials of these membranes were analyzed for aqueous solutions of various chemical compositions over a pH range of 2 to 9. In the presence of an indifferent electrolyte (NaCl), the isoelectric points of these membranes range from 3.0 to 5.2. The curves of zeta potential versus solution pH for all membranes display a shape characteristic of amphoteric surfaces with acidic and basic functional groups. Results with salts containing divalent ions (CaCl₂, Na₂SO₄, and MgSO₄) indicate that divalent cations more readily adsorb to the membrane surface than divalent anions, especially in the higher pH range. Three sources of humic acid, Suwannee River humic acid, peat humic acid, and Aldrich humic acid, were used to investigate the effect of dissolved natural organic matter on membrane surface charge. Other solution chemistries involved in this investigation include an anionic surfactant (sodium dodecyl sulfate) and a cationic surfactant (dodecyltrimethylammonium bromide). Results show that humic substances and surfactants readily adsorb to the membrane surface and markedly influence the membrane surface charge.     

负载型聚酰亚胺-二氧化硅-银杂化膜的制备和表征

采用溶胶凝胶法制备了硅藻莫来石负载的SiO2(SiO2KM)负载的聚酰亚胺二氧化硅银杂化膜,采用IR、TGA、SEM、XRD、氮吸附、气体渗透性能测量等方法对膜的性能进行了表征.银的加入使杂化溶胶的粘度增大,膜孔径增大,孔径分布弥散;二氧化硅在杂化膜中以无定型存在,银以氯化银的形式存在;Ag+和聚酰亚胺中的氮以配位键络合在一起,丙烯通过双键吸附在Ag+上;杂化膜热稳定性随二氧化硅的加入而增加,随银的加入而降低.丙烯丙烷在杂化膜上的分离因子为3.54～4.1,银的加入对丙烯的传输有明显的促进作用.     

多胺型螯合纤维的结构表征和性能

以聚丙烯腈纤维为原料,采用化学改性法,制备了多胺型螯合纤维.运用红外光谱分析,表征其化学结构、活性功能基,由IR图谱可知,—CN的特征峰几乎完全消失、1644 cm-1处的—N—C N特征峰的出现,以及1600 cm-1附近的—NH2弯曲振动峰、1580 cm-1附近的—NH弯曲振动峰证实了N,N配位的功能基团——脒基及胺基的存在;采用示差扫描量热仪(DSC)分析改性前后纤维的热稳定性及其变化原因,因改性后纤维的结构改变较大,其热稳定性也相对降低;以扫描电镜仪(SEM)测试分析纤维制备过程中的微观形貌变化与其性能之间的关系;通过机械强度及直径测量,研究了改性前后纤维的机械性能变化,并对影响制备较高强度功能纤维的因素进行了分析;结合滴定曲线、交换容量,测定该纤维的化学稳定性及吸附性能.结果表明,该功能纤维表面及截面内均有较多的沟槽和微孔结构,具有较好的机械性能和化学稳定性,该纤维使用的最佳pH值范围是2.0~8.0,交换容量平均值为10 mmol.g-1.     

凝固浴温度对纤维素中空纤维膜结构及气体渗透分离性能影响研究

利用新型溶解工艺,在不同的凝固浴温度(0～60℃)下制备了纤维素中空纤维膜,考察了凝固浴温度对纤维素中空纤维膜结晶结构、机械性能和气体渗透分离性能的影响.扫描电镜表征表明凝固浴温度的升高使得纤维素中空纤维膜更加疏松,并且内侧的指状孔变大变多;膜的机械性能随凝固浴温度的升高而变差;XRD谱图显示凝固浴温度对纤维素中空纤维...     

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF ION EXCHANGE MEMBRANES BASED ON POLYVINYLIDENE FLUORIDE

 A new ion exchange membrane based on polyvinylidene fluoride (PVDF) and sulfonated poly(styrene- divinylbenzene) was prepared by in-situ polymerization. The incorporation of sulfonic groups into the polyvinylidene fluoride composite membrane was confirmed by infrared spectroscopy (IR), ion exchange capacity (IEC) and energy dispersive X-ray analysis (EDAX). Area resistance, IEC and water uptake of the treated membrane were evaluated. When 20% of the crosslinked membrane was sulfonated at 80°C for 22 h, the PVDF ion exchange membrane can attain 0.8 Ω·cm²area resistance in NaCl aqueous solution at 25℃, IEC is as high as 2.43 millimoles per gram of the wet membrane. The hydrophilicity of PVDF membrane is also significantly improved after treatment. When 60% of crosslinked membrane was sulfonated at 80 ℃ for 6 h, water uptake of the treated membrane can attain 64.7%.     

静电纺丝法制备聚醚酰亚胺纤维膜的结构和介电性能研究

采用静电纺丝法制备了聚醚酰亚胺(PEI)纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)和偏振红外对PEI纤维膜的微观结构进行研究.实验结果显示纺丝液溶剂决定了PEI的可纺性,以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂时,空气湿度显著地影响纺丝过程以及纤维的形态.在相同纺丝工艺条件下,随着纺丝液浓度的增加,所得PEI取向纤维沿辊筒收集方向的排列规整性提高,纤维平均直径由405 nm增加到3.25 μm.PEI纤维膜介电性能的研究表明,取向纤维膜的介电常数很小,最低可达到1.1,其介电损耗也维持在较低的水平,纤维膜的接收方式以及热牵伸处理会对PEI纤维膜的介电性能产生影响.