低截留分子量PPES超滤膜的制备

以杂萘联苯聚醚砜(PPES)为膜材料、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂、有机小分子丙醇(PrOH)和无机小分子氯化锂(LiCl)作为混合添加剂,采用相转化法制备超滤膜.研究了聚合物浓度、混合添加剂配比、凝胶浴温度等对膜结构和性能的影响.结果表明:随聚合物浓度的增大,膜的纯水通量下降,截留率升高;混合添加剂,在PrOH含量为12%、LiCl含量为1.5%时,可制得纯水通量为252 L/(m2·h),对聚乙二醇1000(PEGl000)截留率为96%的超滤膜;随凝胶浴温度的升高,膜的纯水通量增加.     

热致相分离法偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物多孔膜的制备及性能

以偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物[P(VDC-co-VC)]为成膜聚合物, 邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为稀释剂, 采用热致相分离(TIPS)法制备了具有多孔结构的P(VDC-co-VC)膜. 通过聚合物-稀释剂二元体系相图、 场发射扫描电镜(FESEM)、 差示扫描量热仪(DSC)、 X射线衍射(XRD)、 原子力显微镜(AFM)、 纯水通量、 接触角、 孔径及其分布、 截留率及力学性能等研究了聚合物含量对P(VDC-co-VC)多孔膜结构和性能的影响. 结果表明, P(VDC-co-VC)-DMP二元体系成膜过程以液-液(L-L)分相为主, 随着聚合物含量增加, 膜的横截面由类花瓣状结构向胞腔状结构转变, 膜的孔连通性降低, 结构变得较为致密, 同时膜上表面孔隙率降低, 粗糙度增大. L-L分相时间和聚合物含量的变化, 导致膜结晶度先降低后增大. 聚合物含量的增加使膜上表面接触角、 断裂强度及蛋白截留率增加, 但膜的平均孔径、 孔隙率及纯水通量先增加后减小. 当聚合物质量分数为30%时, 所得膜通透性较优, 断裂强度可达7.5 MPa.     

聚醚砜/纤维素晶体共混膜材料及其超滤性能

聚醚砜与纤维素晶体等共混成铸膜液,采用浸没沉淀相转化法制备聚醚砜/纤维素晶体共混膜材料.通过超滤装置检测复合膜的水通量、截留率、平均孔径、孔隙率、抗污染性等超滤性能,从而讨论了纤维素晶体含量对共混膜超滤性能的影响.采用抗张测试机、热重分析仪(TGA)、原子力显微镜(AFM)对共混膜的力学性能、热稳定性能、形貌结构进行表征.结果表明,随着纤维素晶体的含量的增加,共混膜的纯水通量先升高后有所降低,截留率均保持在91%～95%,抗张强度、断裂伸长率先增大后有所下降,抗污染性较纯聚醚砜膜显著提高.当纤维素晶体质量分数为1%时,纯水通量达到最大为813.3L·m-2·h-1,孔隙率为88.8%,平均孔径达为70.9nm,抗张强度为7.25MPa,断裂伸长率为11.6%,平均污染度FR值为22.0%,衰减系数m值为35.8%.共混膜具有由纤维素晶体、聚醚砜热降解分别引起的两个失重阶段.共混膜为典型非对称膜结构,表皮层较为致密,多孔支撑层孔径较大.     

自支撑海藻酸钙水凝胶抗污染过滤膜的制备及截留性能

以聚乙二醇(PEG)为致孔剂制备了自支撑海藻酸钙(CA)水凝胶过滤膜.通过数码照片及扫描电镜观察膜的表面形貌,探讨了膜的力学性能的压缩率、通量与压力的关系.研究了海藻酸钠浓度、致孔剂浓度对纯水通量和溶菌酶(Lyz)截留性能的影响.结果表明,海藻酸钠浓度越低,PEG浓度越高,膜的通量越大,压缩率也越大.膜通量随着跨膜压力的增加呈现先上升后稳定的趋势.Lyz和牛血清蛋白(BSA)溶液的稳定通量分别为纯水通量的89.97%和94.6%,表明海藻酸钙水凝胶过滤膜具有良好的抗蛋白质污染性能.膜对乳化油的过滤通量为纯水通量的93.04%,且截留率高达99.85%.对于不同分子量PEG的截留结果表明,当PEG分子量大于致孔剂的分子量时,截留率达到90%以上.以低分子量PEG400为致孔剂制备的水凝胶过滤膜对染料亮蓝的截留率达到99.75%,表明该水凝胶膜具有作为纳滤膜的前景.     

热致相分离法制备聚苯硫醚微孔膜

采用热致相分离法,以己内酰胺为溶剂,制备得到了聚苯硫醚微孔膜并对薄膜性能表征.聚苯硫醚-己内酰胺体系制膜的优点之一是溶剂己内酰胺是水溶性的,可以采用纯水作为后处理的萃取剂.选择了合适的浓度,利用压制成型法制备聚苯硫醚平板膜;研究了体系冷却时的相行为,并考察了降温速率、聚合物浓度等因素对微孔形态与薄膜性能的影响.研究表明,聚苯硫醚-己内酰胺体系以固液分相为主,萃取后形成球晶状的微孔结构.降温速率对薄膜的微孔形态、孔径以及连通性有重要影响;当体系以较低降温速率冷却时,多孔形态为枝叶状,形成了更多的开孔结构并获得了更大的孔径,这是获得高通量微孔膜的主要原因.通过控制降温速率可以制备纯水通量大于100 L/m2h,孔径约4～5μm且连通性良好的聚苯硫醚微孔膜;研究了聚合物浓度的影响,薄膜的纯水通量随着聚合物浓度的增大而减小,并且当聚苯硫醚浓度>50 wt%时,由于大于临界浓度而失去渗透性.     

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.     

甘氨酸在DMF/水和乙醇/水混合溶剂中的焓对相互作用

利用LKB2277生物活性检测仪对298.15K时甘;氨酸在纯水,DBF/水和乙醇/水混合溶剂DBF(或乙醇的质量分数为0.05~0.45,以10%递增)中的稀释焓进行了测定,并利用维里展开式法关联得到焓对相互作用系数值.结果表明,焓对相互作用系数h~2与溶剂的结构性质密切相关.在DBF/水混合物溶剂中,h~2随DBF含量的增加而变得更负;而在乙醇/水混合溶剂中,h~2与乙醇含量近似呈抛物线型关系,在乙醇质量分数为0.25时h~2达到一个极小值。     

密胺苯二醛多孔聚合物/聚二甲基硅氧烷混合基质膜的制备及气体分离性能

以溶液复合成膜法制备了密胺苯二醛多孔聚合物(MA)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合基质膜,利用扫描电镜(SEM)表征了混合基质膜的形貌。考察了不同MA用量下MA/PDMS混合基质膜的气体分离性能,结果表明,MA的加入可以在提高PDMS膜渗透系数的同时提高CO_2气体分离选择性;随着混合基质膜中MA含量的增加,混合基质膜的渗透系数均明显提高,气体分离选择性则先增大后减小。双组分混合气体分离测试结果表明,MA/PDMS(1.2%(w,质量分数))混合基质膜对CO_2/N_2和CO_2/CH_4的分离选择性分别是19.2和6.0,CO_2的渗透系数达到8100Barrer,均高于纯PDMS膜。MA/PDMS(1.2%(w))混合基质膜对CO_2/N_2混合气的分离性能突破了Robeson上限。     

N,N-二甲基甲酰胺在不同浓度氯化钠水溶液中的稀释过程热力学

应用等温流动微量热法测定了298.15 K时N,N-二甲基甲酰胺(DMF)在纯水及不同浓度氯化钠水溶液中的稀释焓, 根据McMillan-Mayer理论计算得到各级同系焓相互作用系数. 结果表明, DMF在纯水及氯化钠水溶液中的焓对相互作用系数h2均为正值, 并且随着氯化钠浓度的增加, h2的值逐渐增大. 根据溶质-溶质相互作用和溶质-溶剂相互作用对结果进行了解释.     

聚全氟乙丙烯中空纤维膜的制备及性能

以聚全氟乙丙烯(FEP)为成膜聚合物,MT-Ⅱ型复合粉为致孔剂,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为稀释剂,采用熔融纺丝拉伸法制备了FEP中空纤维膜,研究了其耐酸碱等性能.结果表明,FEP中空纤维膜的表面具有由拉伸孔、界面孔及溶出孔组成的多重孔结构,而其横截面为均匀分布的海绵状孔结构.FEP中空纤维膜经质量分数为25%的硫酸水溶液和25%的氢氧化钠水溶液分别处理60 d后,膜的化学结构未发生变化,而且平均孔径增大,孔径分布变窄,断裂强度保持率分别在86.8%及80.8%以上,耐酸碱性明显优于商业化聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜,显示出优异的化学稳定性及良好的热稳定性.     

用混合乳化剂UE20/PVA制备的水包油型生漆乳液的性能

以漆酚基乳化剂(UE20)和聚乙烯醇(PVA)为混合乳化剂制备了水包油(O/W)型生漆乳液(RLE), 研究了UE20与PVA的质量比、混合乳化剂质量分数(wME)、水与天然生漆(RL)的质量比、温度和贮存时间对RLE性能的影响, 并用透射电镜观察了wME对RLE粒子的大小及形态的影响. 结果表明, RLE的黏度随着PVA的增加而增大; 当wME≤6.7%时, RLE表现出假塑性流体的特征, 其黏度随着wME的增大而增大, 乳液的稳定性增强; 而当wME≥10.0%时, RLE则表现出膨胀型流体的特征, 乳液的黏度较低; 随着温度的升高及水的用量增加, RLE粒子间相互作用减弱, 乳液的稳定性降低. 正交实验结果表明, 影响RLE的黏度及稳定性的顺序为wME＞mH2O∶mRL＞mUE20∶mPVA＞乳化温度. 随着wME的增大, RLE粒子的粒径减小, 其形态也由不规则的形状转变为球形粒子.     

聚乙烯醇多孔膜的制备及其对二氧化钛的负载研究

以聚乙烯醇(PVA)为聚合物基体,戊二醛为交联剂,乙酸为催化剂,聚乙二醇6000(PEG-6000)为致孔剂,制备了聚乙烯醇多孔膜(porous PVA films,PPF多孔膜);再将实验室自制的二氧化钛溶胶(TiO_2)负载于PPF多孔膜上,制备得到聚乙烯醇原位负载二氧化钛功能薄膜(PPF-TiO_2)。采用红外光谱、扫描电镜、分光光度计等分别考察了PPF多孔膜的交联条件、负载前后PPF-TiO_2功能薄膜的形貌,PPF-TiO_2功能薄膜对甲基橙的去除率。研究结果表明,为制备适宜交联度及孔径的PPF多孔膜,戊二醛浓度为5%(wt),PEG-6000用量为PVA用量的0.6倍为宜;PPF多孔膜对TiO_2负载的温度为40℃,负载时间为2h能够获得负载量为43%的PPF-TiO_2功能薄膜。此外,PPF-TiO_2功能薄膜比商品化TiO_2对甲基橙的降解率(100mg/L)更快,且具有可循环使用的优势。     

蝌蚪型POSS接枝含氟丙烯酸酯类杂化聚合物多孔膜的制备研究

以本实验室合成的3种结构的蝌蚪型POSS杂化聚甲基丙烯酸三氟乙酯(POSS-PTFEMA)、POSS杂化聚甲基丙烯酸三氟乙酯嵌段共聚聚甲基丙烯酸甲酯(POSS-PMMA-PTFEMA)及POSS杂化聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚聚甲基丙烯酸三氟乙酯为成膜材质,利用呼吸图案法制备规整结构的蜂窝状聚合物多孔薄膜.利用扫描电镜(SEM)对薄膜表观形貌进行观察,分析了孔形貌的影响因素,并研究了多孔膜的疏水疏油性和耐温性.研究表明,以氯仿为成膜溶剂,3种不同结构的杂化聚合物均可以在较大的浓度范围下(5~30 mg/mL)制备规整的杂化聚合物多孔膜,膜的孔径随聚合物浓度的增大而增大;聚合物POSS-PTFEMA由于化学结构中含有最多的TFEMA结构单元,其规整性最好;相对疏水的硅片也有利于这类疏水的聚合物多孔膜的制备.所形成的多孔膜具有良好的耐温性能和疏水拒油性,其对水接触角介于98°~116°之间,对正十二烷的接触角则介于43°~66°之间.     

聚砜/聚醚砜相容性对合金膜结构和性能的影响

通过混合焓法预测并用相差显微镜表征了PSF/PES合金体系的相容性,表明二者为相容性比较差的部分相容体系.合金膜中聚合物的组成影响PSF/PES间的相容性,进而影响合金膜的结构和性能.随合金体系相容性下降,膜的平均孔径显著增加,水通量增大而相应的截留率下降;研究表明,改变PSF/PES间的相容性是调节膜结构、提高膜性能的有效方法.     

超临界CO_2诱导相转化法制备聚苯乙烯膜及膜体系的相图计算

以甲苯为溶剂,利用超临界CO_2诱导相转化法制备了多孔非对称聚苯乙烯膜.通过扫描电镜对膜结构进行了表征,探讨了不同温度、压力和铸膜液中聚苯乙烯浓度对膜形态、孔径分布及膜孔隙率的影响;同时,基于Tompa扩展的Flory-Huggins聚合物溶液理论计算了聚苯乙烯/超临界CO_2/甲苯铸膜体系的三元相图.研究表明,在温度为35~65℃、压力为8~16 MPa及聚合物质量分数为15%~35%条件下,制备的聚苯乙烯膜截面呈胞腔状孔结构,孔隙率为53.54%~84.67%,且孔隙率随温度、压力和聚苯乙烯浓度均呈现出先增大后减小的趋势.相图计算结果表明,温度对体系双节线位置的改变影响较小,而压力对其影响相对较大.     

纳米储能纤维复合过滤膜的制备及性能

以静电纺丝技术制备的同轴聚甲基丙烯酸十八烷基酯(PSMA)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纳米储能纤维为支撑层,经聚偏氟乙烯(PVDF)涂覆成膜和溶剂化处理,制备了一种低压高水通量的纳米储能纤维复合过滤膜(NFCM),其中以水或乙醇为凝固溶液的复合过滤膜分别记为NFCM@H2O或NFCM@EtOH.分析并讨论了不同溶剂处理方式对NFCM力学性能和表面形貌的影响,表征了膜的纯水通量和抗污性能,用扫描电子显微镜(SEM)观察了膜的横断面形貌.结果表明,PSMA/PET纳米储能纤维具有明显的吸放热行为,熔融温度和热焓值分别为36.5℃和10.7J/g,NFCM的熔融温度和热焓值分别为36℃和2.7J/g.NFCM的形貌结构、纯水通量和截留率与溶剂处理方式相关,NFCM@EtOH膜的水通量介于100~1400L/(m2·h)之间,而NFCM@H2O膜的水通量仅在40~220L/(m2·h)之间.NFCM的拉伸强度由初始0.925MPa(PVDF)提高到4.28MPa以上.NFCM中的相变材料对膜过滤性能有重要影响,并在过滤温度低于50℃时具有减缓作用.     

抗污染PVA/PVDF电纺纳米纤维复合超滤膜的制备及过滤性能

以聚对苯二甲酸二醇酯(PET)无纺布为基底,聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维为支撑层,聚乙烯醇(PVA)纳米纤维膜为分离层,采用静电纺丝法制备超滤膜,并用水/丙酮混合溶液对复合纳米纤维膜表面进行溶液处理,再加入戊二醛交联改性得到致密分离层.采用扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了复合超滤膜的表面,用水接触角(WCA)表征复合超滤膜的亲水性.在0.02 MPa恒压下死端过滤油/水乳液,测试复合超滤膜的过滤性能.结果表明,最优条件下制备的复合超滤膜死端过滤油/水乳液的通量为(42.50±4.78)L/(m~2·h),截留率达到(95.72±0.33)%;循环使用5次后,依然具有较好的过滤性能,常压下死端过滤复合超滤膜的纯水通量为(3469±28)L/(m~2·h).     

相变调温微胶囊的制备及其在PVA膜中的应用

采用类核壳乳液聚合法制备了相变调温微胶囊(Micro PCMs),并与聚乙烯醇(PVA)水溶液共混,制备了具有相变调温功能的PVA膜,对微胶囊及PVA复合膜的表面形貌、化学结构、耐热性能及相变调温等性能进行了研究,同时对PVA膜的断裂强度和拉伸强度进行了表征.结果表明,相变调温PVA膜的相变焓随MicroPCMs用量的增加而增大,当MicroPCMs与PVA的质量比为1∶1时,相变调温PVA膜的熔融焓与结晶焓分别为43.9和-44.8J/g,具有较好的相变调温功能.     

肌醇在氯化钠水溶液中的稀释焓和焓对相互作用

应用微量热法测定了298.15K时肌醇在纯水和氯化钠水溶液中的稀释焓,根据McMillan-Mayer理论计算了肌醇在不同浓度的氯化钠溶液中的2到4阶焓相互作用系数.结果表明,肌醇在氯化钠溶液中的焓对相互作用系数h2均为负值,并且随着氯化钠浓度的增大,h2的值呈增大趋势.根据溶质-溶质相互作用和溶质-溶剂相互作用对焓对相互作用系数的变化趋势进行了解释.     

肌醇在纯水和卤化钠水溶液中稀释过程的热力学性质

应用微量热法测定了298.15 K时肌醇在纯水和卤化钠水溶液中的稀释焓, 根据McMillan-Mayer理论, 计算了肌醇在溶液中的二到四阶焓相互作用系数. 结果表明, 肌醇在卤化钠溶液中的焓对相互作用系数h2均为负值, 并且随着卤素阴离子半径的增大, h2的绝对值呈增大趋势.