磺化聚乙烯中空纤维离子交换膜渗透汽化分离异丙醇/水混合液研究

离子交换膜作为醇/水和其他有机水溶液的渗透汽化分离膜有很好的选择性^[1-3]。其中尤以磺化聚乙烯离子交换膜最为显著。用磺化聚乙烯离子膜分离恒沸组成的异丙醇/水和乙醇/水(85:15wt%)混合物^[4]、近恒沸组成的二氧六环/水混合物^[5],透过物中水含量大于99%,而且保持了较高的渗透通量。但上述实验均使用的平板型膜,大型平板膜组件的加工制造昂贵而困难,况且膜在分离运行过程中会随料液浓度的变化发生溶胀与收缩,使固定的平面膜起皱在收缩时又可能被拉破。为了提高单位组件内的膜面积(中空纤维组件的膜装填密度为平板式的60-100倍),发展中空纤维型膜及其组件势在必行。本文首次报道磺化聚乙烯中空纤维阳离子交换膜对异丙醇/水的渗透汽化性能。     

磺化聚乙烯中空纤维膜渗透蒸发分离水／乙二醇混合物的研究

采用异相氯磺化的方法，使聚乙烯（ＰＥ）中空纤维膜进行氯磺化反应，并将反应产物进一步水解和离子交换，可获得具有离子交换功能的磺化聚乙烯（ＳＰＥ）中空纤维离子交换膜。应用渗透蒸发膜分离方法，研究磺化聚乙烯中空纤维离子交换膜对水／乙二醇混合物的分离效果。讨论了反离子的种类、渗透蒸发分离温度和水／乙二醇混合液的组成等对磺化聚乙烯中空纤维离子交换膜的分离效果的影响。     

熔纺聚氨酯系中空纤维膜的结构与性能

将聚氨酯/聚偏氟乙烯/聚乙二醇(PU/PVDF/PEG)熔融共混纺丝制得中空纤维膜,对纤维膜的微孔结构与性能进行研究,分析影响其水通量衰减的因素。结果表明:所得纤维膜具有界面及非界面微孔结构;随着水通量工作环境的变化,膜孔结构发生相应变化,表现出压力及温度响应性能;而经热处理后,所得膜部分微孔闭合,水通量下降;随测试时间延长,膜结构趋于致密化,水通量衰减。     

AOPAN/PA-66复合纳米纤维膜的制备及对金属离子的吸附性能

采用双喷头电纺丝技术,将尼龙(PA-66)纤维增强的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜(PAN/PA-66)与盐酸羟胺进行偕胺肟化反应,制备了一种偕胺肟化聚丙烯腈/尼龙复合纳米纤维膜(AOPAN/PA-66).通过红外光谱及扫描电子显微镜等方法研究了偕胺肟化前后纳米纤维膜的组成、形貌和力学性能;并考察了AOPAN/PA-66复合纳米纤维膜对铜离子和铅离子的吸附性能.结果表明,AOPAN/PA-66复合纳米纤维膜的抗拉伸强度及断裂伸长率分别为4.73 MPa和30.76%,对Cu(Ⅱ)及Pb(Ⅱ)的吸附量分别为67.5和75.4 mg/g.     

Armos/聚砜共混中空纤维基膜及其纳滤复合膜的制备与性能研究

中空纤维膜因其体积装填密度高、占地面积小、成本相对低等优点备受关注。本文通过将Armos聚合液与聚砜(PSf)共混，经干-湿法纺丝制备了Armos/PSf共混中空纤维超滤膜，研究表明：Armos均匀分散在中空纤维膜中，中空纤维膜断面呈现疏松的多孔结构，随着Armos共混含量的增加，膜的亲水性和纯水通量均提高，但对PEG-20000截留率下降明显。以Armos/PSf共混中空纤维膜为基膜，通过界面聚合制备了中空纤维复合纳滤膜，优化的制备条件为：基膜中Armos的共混含量为4%、水相单体浓度为3%、油相单体浓度为0.15%时，制得的中空纤维复合纳滤膜性能最佳，其通量为8.40L/(m²·h)，对MgSO₄的截留率为88%。     

纤维编织管增强型中空纤维膜研究

采用二维编织技术将聚丙烯腈(PAN)长丝编织成中空纤维编织管作为增强体,分别以聚丙烯腈(PAN)和聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜聚合物,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,调制铸膜液,采用同心圆挤出-涂覆法制备了PAN纤维编织管同质增强型PAN中空纤维膜和异质增强型PVDF中空纤维膜.研究表明,所得PAN纤维编织管增强型中空纤维膜断裂强度最大可超过75 MPa,在伸长率10%范围内,表面分离层与增强体之间界面结合良好;表面分离层具有类似于非对称膜的结构,铸膜液可浸入纤维编织管纤维空隙中,铸膜液浸入部分固化后未影响膜的通透性能;随成膜聚合物浓度增加,膜纯水通量减小,牛血清白蛋白(BSA)截留率增大;随添加剂PVP浓度增加,膜的纯水通量先增大后减小,在8 wt%左右达最大值,BSA截留率随PVP浓度增加而单调增加;同质增强型中空纤维膜界面结合程度优于异质增强型.     

丙烯酸改性聚醚砜中空纤维渗透汽化膜的研究

采用自由基聚合反应制备了丙烯酸接枝改性的聚醚砜中空纤维渗透汽化膜,该膜用于醇／水分离获得了良好的效果。结果表明,通过改变聚合单体的浓度可以控制膜的接枝率,并调节膜的选择性和通量。改性膜的红外光谱和电镜分析结果表明：膜的接枝反应主要发生在中空纤维膜的内表面,膜的外表面接枝程度很低。力学性能测试表明接枝后膜的拉伸强度减弱。     

磺化聚砜醇水分离膜的研究

磺化聚砜是一种性能优异的离子交换膜材料,本文采用磺化反应合成了一系列不同离子交换容量(IEC)的磺化聚砜,研究了磺化聚砜膜的离子交换容量与醇水分离性能的关系,考察了用不同碱金属碱中和后膜分离性能的变化规律,结果表明:随着离子交换容量的增大,渗透通量增大,而分离因子在IEC=1.0meq/g左右出现最大值。不同碱金属离子膜的渗透通量按下列次序递减:L_i~+>Na~+>K~+,分离因子变化次序刚好相反。此外,料液温度,料液浓度对膜的醇水分离性能有较大的影响。     

致孔剂聚乙二醇对纤维素中空纤维膜结构与性能的影响

以离子液体氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑（[AMI M]Cl）为溶剂纺制纤维素中空纤维膜,考察了聚乙二醇（PEG）分子量及其质量分数对中空纤维膜结构与性能的影响。采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）对膜内、外表面形态结构进行了观察,测试了中空纤维膜的水通量、截留率等渗透性能以及最大拉伸强度、断裂伸长率等力学性能。结果表...     

加电中空纤维膜萃取-离子色谱法测定乙酸丁酯中的无机阴离子

以去离子水为萃取剂,通过加电膜萃取装置萃取了乙酸丁酯中的无机阴离子.在600 V直流电压作用下,乙酸丁酯中的4种无机阴离子经中空纤维膜膜孔进入膜内的去离子水中,采用离子色谱对萃取液进行分析.最佳萃取条件为:施加电压600 V;搅拌速度600 r/min;萃取时间5 min.应用本方法测定乙酸丁酯样品,4种无机阴离子的线...     

BPA transfer rate increase using molecular imprinted polyethersulfone hollow fiber membrane

Bisphenol A (BPA) imprinted polyethersulfone (PES) hollow fiber membrane was spun using a dry–wet spinning method, the membrane was then prepared as a filter with an effective area of 200 cm². The hollow fiber filter was employed to study the BPA transport behavior. The transport ability of the prepared hollow fiber membrane was measured using 100 μmol/l BPA aqueous solutions at a flow flux of 50 and 75 ml/min, respectively. The BPA transfer rate increased for the imprinted hollow fiber membranes due to the larger amount of binding sites, comparing with the non-imprinted one. In the present study, hollow fiber membrane and the molecular imprinting technique were combined for advanced separation and the data suggested that small molecules could transfer in the direction opposite to the concentration gradient due to different pH.     

同质编织管增强型聚丙烯腈中空纤维膜研究

利用二维编织技术将聚丙烯腈(PAN)纤维编织成中空编织管,以聚丙烯腈为成膜聚合物,以聚乙二醇为成孔剂,配制铸膜液,采用同心圆纺丝法制备同质编织管增强型聚丙烯腈中空纤维膜.研究结果表明,所得同质编织管增强型聚丙烯腈中空纤维膜的表面分离层具有类似于非对称膜的结构,铸膜液可渗入编织管纤维束中;随着编织管编织节距的增大,同质编织管增强型聚丙烯腈中空纤维膜表面分离层厚度减小,同时膜的平均孔径增大,膜的纯水通量随之增大;铸膜液渗入编织管纤维束的现象未影响膜的通透性能;编织管的断裂强度最大可达100 MPa以上.通过水浴振荡、超声波水浴振荡及等力拉伸3种方法测试了同质编织管增强型中空纤维膜和异质编织管增强型中空纤维膜中编织管与表面分离层之间的界面结合性能,结果表明前者的界面结合性能优于后者.     

Experimental and theoretical study on propylene absorption by using PVDF hollow fiber membrane contactors with various membrane structures

Five kinds of asymmetric poly(vinylidene fluoride) (PVDF) hollow fiber membranes with considerable different porosities at the inner and outer surfaces of the membrane were prepared via thermally induced phase separation (TIPS) method and applied for propylene absorption as gas–liquid membrane contactors. A commercial microporous poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) hollow fiber membrane was also used as a highly hydrophobic membrane. Experiments on the absorption of pure propylene into silver nitrate solutions were performed and the effects of membrane structure, inner diameter, silver nitrate concentration and absorbent liquid flow rate were investigated at 298 K. PVDF membranes prepared by using nitrogen as bore fluid had lower inner surface porosity than the membranes prepared with solvent as bore fluid. Except the membrane with a skin layer at the outer surface, propylene absorption flux was inversely proportional to the inner diameter of the hollow fiber membrane, and propylene absorption rate per fiber was almost the same. Propylene flux increased with increasing the silver nitrate concentration and also with increasing the absorbent flow rate.A mathematical model for pure propylene absorption in a membrane contactor, which assumes that the membrane resistance is negligibly small and the total membrane area is effective for gas absorption, was proposed to simulate propylene absorption rates. Experimental results were satisfactorily simulated by the model except for the membrane having a skin layer. The model also suggested that propylene is absorbed in silver nitrate solutions accompanied by the instantaneous reversible reaction. This paper may be the first experimental and theoretical study on propylene absorption in membrane contactors.     

聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜及其共混改性中空纤维膜用于醇/醚气相分离的研究

甲醇／ 甲基叔丁基醚的分离是目前具有实用意义的重要研究课题之一,采用气流吹扫式操作,研究了聚酰亚胺、不同结构的聚砜中空纤维膜在不同操作条件下,对甲醇／ 甲基叔丁基醚气相混合体系的分离性能,也研究共混改性对分离膜性能的影响。结果表明,各种材料的膜具有相近的分离行为,即随着气相中甲醇含量的增加,透过通量逐渐增大而分离系数逐渐减小,聚酰亚胺膜具有适中的透过通量,但具有很高的分离系数,在甲醇浓度低于２０ ％ 时,分离系数可达数千。采用聚醚砜共混改性的聚酰亚胺膜在未明显降低透过通量的条件下,使醇／ 醚分离系数大幅度提高,有很好的应用前景。     

中空纤维复合膜

中空纤维复合膜是分离膜的一种,它是由两种(或两种以上)不同的材料采用一定的制备工艺复合而成的,其优点是将中空纤维的结构特点(如自支撑等)和复合膜的分离优势(如高选择性高通量等)有机结合.本文首先介绍了中空纤维复合膜的基膜及复合层所用到的材料(或添加材料),并按照中空纤维复合膜的结构特点对其进行了简单的分类,并重点论述了中空纤维复合膜的制备设备及工艺.最后论述了中空纤维复合膜在渗透汽化、气体分离和纳滤等领域的研究进展和应用情况,指出中空纤维复合膜需要继续深入的研究内容.     

填充液压力对聚醚砜中空纤维膜微结构和性能的影响

研究了聚醚砜／二甲基亚砜(PEs／DMS0)体系中填充液压力的变化对PES中空纤维结构及性能的影响。结果表明,随着填充液压力的增大,中空纤维膜的水通量增大,轴向取向度下降。为纺制具有合适性能的中空纤维膜提供参考。     

High-affinity sulfonated materials with transition metal counterions for enhanced protein separation in dual-layer hollow fiber membrane chromatography

High-affinity membrane materials have been successfully synthesized through a combination of the polymer sulfonation reaction with transition metal counterion exchange treatment. This type of promising materials were embodied for the first time with the aid of dual-layer hollow fiber technology for protein separation. Three types of immobilized metal affinity membranes (Cu(2+), Ni(2+) and Zn(2+) forms) were developed in this work and they all exhibited enhanced protein separation performance compared to the as-spun hollow fiber in H(+) form due to the strong affinity between transition metal counterions and target protein molecules. Ultimately, the high-purity target protein (>99%, w/w) could be achieved via the membrane in Cu(2+) form.     

聚全氟乙丙烯中空纤维膜研究

以聚全氟乙丙烯(FEP)为成膜聚合物,复合无机粒子为成孔剂,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为稀释剂,采用熔融纺丝工艺制备得到FEP中空纤维膜.分析和讨论了不同成膜体系对FEP中空纤维膜热性能、动态力学性能和力学性能的影响,并对膜的纯水通量和孔径分布进行表征.用扫描电子显微镜(SEM)观察了膜的横断面和表面形貌.结果表明,所得FEP中空纤维膜为由溶出微孔和界面微孔组成的海绵状孔结构.随着成孔剂含量的增加,成孔剂在成膜体系中分散程度变差,容易发生团聚,最终导致膜孔径变大,孔径分布变宽.成孔剂和稀释剂对FEP中空纤维膜的热性能和动态力学性能影响较小.当FEP含量增加到70 wt％时,膜表面容易形成一层致密层,降低了膜的通透性.     

熔融纺丝制备中空纤维膜研究进展

中空纤维膜作为一种重要的分离膜材料,其制备方法一直以来是膜技术研究领域的热点。相对于溶液法纺丝制膜方法而言,熔融纺丝法具有使用溶剂量少、环境友好、所得中空纤维膜力学性能较优等特点,已成为目前中空纤维膜制备的重要技术之一。本文根据工艺将熔融纺丝制膜方法区分为熔融纺丝-拉伸法和热致相分离法,分别就这两种方法中空纤维膜的制备技术及致孔机理进行介绍,并对二者的研究历史及现状进行了论述,最后,还指出了熔融纺丝制备中空纤维膜研究领域有待解决的问题。