磺化纤维素纳米纤维多孔膜支撑的高通量纳滤膜的制备及脱盐性能

以细菌纤维素为原材料,先后通过NaIO₄和NaHSO₃氧化还原反应制备了表面部分磺酸化的细菌纤维素(SBC)纳米纤维.利用SBC纳米纤维多孔膜替代传统的超滤膜作为支撑底膜,结合界面聚合反应调控制得复合纳滤膜,并对其纳滤性能进行研究.结果表明,制备得到了对Na₂SO₄和MgSO₄具有高截留率(>96%)和超高分离通量(>320 L·m^-2·h^-1·MPa^-1)的新型纳滤膜.     

UV辐照接枝聚合制备亲水性纳滤膜

用紫外光引发自由基共聚接枝的方法对酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)超滤膜表面进行改性制备了亲水性荷电纳滤膜. 研究了用不同单体接枝改性膜对盐溶液的截留性能, 证明了Donnan电荷效应对纳滤膜分离性能的影响. 在此基础上, 通过丙烯酸(AA)与对苯乙烯磺酸钠(SSS)的共聚接枝, 并改变它们在接枝液中的相对含量, 成功地制备出膜的表观截留率和渗透通量都较高的纳滤膜.     

MXene/枝状Co/聚偏氟乙烯复合光热膜制备及其界面蒸发性能

使用湿法刻蚀方式将Ti₃AlC₂刻蚀剥离成单/少层Ti₃C₂T_x MXene纳米片,采用电化学还原法制备枝状Co,然后以亲水的聚偏氟乙烯(PVDF)膜为基底通过真空抽滤制备Ti₃C₂T_x/枝状Co/PVDF复合光热膜。对复合材料的结构和形貌进行表征,研究了复合光热膜的光吸收性能和界面蒸发性能。结果表明,在模拟1个太阳光照下(光照强度为1 kW·m^-2),Ti₃C₂T_x/枝状Co/PVDF复合光热膜的光吸收率达到95.3%,纯水蒸发速率达到1.78 kg·m^-2·h^-1,界面蒸发效率高达97.5%。此外,还测试了在模拟海水中的界面蒸发性能,蒸发冷凝得到的水达到世界卫生组织(WHO)和美国环境保护署(EPA)饮用水标准,蒸发速率达到1.61 kg·m^-2·h     

羧基功能化微滤膜PSF-g-PMAA的制备及对三嗪类除草剂的截留去除性能

使用过硫酸盐在胺基化的氯甲基化聚砜微滤膜表面形成—NH₂/S₂O₈^2-氧化还原引发体系,将甲基丙烯酸(MAA)接枝聚合到聚砜微滤膜表面,得到羧基功能化PSF-g-PMAA微滤膜.采用等温吸附和渗透实验,考察了PSF-g-PMAA膜对三嗪类除草剂(扑草净、莠灭净、阿特拉津)的截留去除性能.结果表明,基于静电相互作用和氢键的协同吸附作用,PSF-g-PMAA膜对三嗪类除草剂显示出良好的去除效果,其中对莠灭津的最大吸附量达到0.18μmol/cm²(41μg/cm²).采用膜面积为1.77 cm²的注射过滤器,PSF-g-PMAA膜对浓度为0.8 mg/L的三嗪类除草剂溶液的截留率接近100%(渗透液体积100 mL).     

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%。     

多孔碳基复合膜的真空冷冻干燥制备及高效太阳能水蒸发性能

以多壁碳纳米管(CNTs)和聚偏氟乙烯(PVDF)为原料, 通过相转化法形成均匀共混的胶体, 利用真空冷冻干燥(冻干)技术使胶体固化, 并在真空状态下使部分溶剂挥发, 制备了具有多孔结构的CNTs/PVDF复合膜. 实验结果表明, 冻干CNTs/PVDF复合膜具有优异的光吸收能力、 极佳的表面亲水性能. 在1 kW/m²光照强度下, 其水蒸发速率可达1.95 kg·m^-2·h^-1、 光热转化效率为92.9%. 搭载了冻干CNTs/PVDF复合膜的蒸发器在处理模拟海水和染料废水时, 均表现出良好的抗盐污染性、 显著的稳定性和优异的太阳能蒸发性能.     

紫外辐照接枝制备亲水性荷正电纳滤膜

通过在酚酞基聚芳醚酮超滤膜表面紫外辐照接枝亲水性单体二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)制备了一种表面荷正电的纳滤膜. ATR-FTIR和表面水接触角的研究结果表明膜表面的接枝率和亲水性随着辐照时间和单体在接枝溶液中的浓度的增加而增加. 荷正电纳滤膜对盐溶液有很好的截留, 对盐溶液中的高价阳离子和低价阳离子的截留率分别为95%和65%. 但当溶液中存在高价负离子时, 膜的截留性能会明显下降. 表明静电效应在荷电纳滤膜的分离过程中起了重要的作用.     

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).     

Ba0.6Sr0.4TiO3/聚偏氟乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备及其介电性能

采用流延热压工艺制备Ba_0.6Sr_0.4TiO₃(BST)/聚偏氟乙烯(PVDF)?聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合薄膜,研究了PMMA含量对复合材料微观组织结构和介电性能的影响规律。结果表明,BST相能够均匀分散在聚合物基体中,归因于PMMA与PVDF良好的相容性,2种聚合物之间的界面不分明;随着PMMA含量的增加,复合材料的介电常数先降低后升高,耐击穿强度和介电可调性先增加后减少。PMMA含量(体积分数)为15%的BST/PVDF?PMMA₁₅复合材料的综合性能最佳:介电常数为23.2,介电损耗为0.07,耐击穿强度为1412 kV·cm^-1,在550 kV·cm^-1偏压场下,介电可调性为26.2%。     

四乙基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝聚丙烯酸油水分离膜的制备

使用四乙基氢氧化铵(TEAH)液相本体改性聚偏氟乙烯(PVDF), 以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂, 将丙烯酸(AA)接枝到改性PVDF骨架上, 合成了聚偏氟乙烯接枝聚丙烯酸(PVDF-g-PAA)共聚物, 通过浸没沉淀法制备了PVDF-g-PAA亲水性油水分离膜. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 扫描电子显微镜(SEM)和过滤试验分析了膜的结构和分离性能. 研究了不同接枝条件对PVDF-g-PAA膜接枝率的影响. 同时, 通过膜接枝率与膜表面接触角的关系确定最佳接枝条件. 结果表明, TEAH使PVDF脱去HF产生碳碳双键且PAA接枝到改性的PVDF骨架上, 膜内外孔隙分布均匀; PVDF-g-PAA膜的接触角随着接枝率的提高而降低. 接枝单体AA含量为45%, 接枝温度为85 ℃, 接枝4 h制备的PVDF-g-PAA膜的接枝率为20.1%, 孔隙度为65.3%, 平均孔径为78.0 nm, 接触角为57.5°, 且在60 s内接触角降至14.3°; 纯水通量提高到571.33 L/(m²·h), 截留率和水通量恢复率分别达到94.3%和88.7%, 且通量衰减率仅为9.8%. 与纯PVDF膜相比, PVDF-g-PAA膜的分离性能显著提高.     

超亲水聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备及性能

采用超声辅助接枝聚合技术,将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝到聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面,制备PVDF-g-GMA膜;再利用氨基诱导环氧基团发生开环反应,将苏氨酸(Thr)接枝到PVDF-g-GMA膜表面,制备了具有两性离子结构表面的PVDF-g-GMA-Thr膜。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、接触角测试仪、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和牛血清白蛋白(BSA)过滤实验等系统研究了改性前后PVDF膜表面的化学组成、润湿性能、表面形貌和抗污染性能。研究结果表明,随着PVDF-g-GMA接枝Thr反应时间的增加,PVDF-g-GMA-Thr膜的亲水性能明显提高,接触角从90°降为0°,呈现出超亲水性能。同时PVDF-g-GMA-Thr膜的水通量明显提高,当Thr诱导开环反应时间为12 h时,PVDF-gGMA-Thr膜的水通量高达686 L/(m²·h),与PVDF原膜相比,水通量提高了204. 5%。在BSA的过滤测试中,与PVDF膜相比,PVDF-g-GMA-Thr膜呈现出良好的截留性能和抗污染性能,BS...     

卡波普改性纳米纤维基复合纳滤膜的结构与性能

以仿生胶黏剂卡波普(carbopol,CP)改性的聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)纳米纤维膜为基膜,以哌嗪和均苯三甲酰氯分别为水相单体和有机相单体采用界面聚合法制备得到一种功能阻隔层为聚哌嗪酰胺(polypiperazine-amide,PA)的纳米纤维基复合纳滤膜(PAN/CP/PA).傅里叶红外光谱表明CP凝胶中的羧基(—COOH)与PAN纳米纤维层中的氰基(—CN)形成氢键,同时与水相单体哌嗪上的仲胺基形成羧酸铵盐离子键(—COO-H2N+),使得复合纳滤膜各层之间相互作用增强.分别以卡波普改性前后的PAN纳米纤维膜为基膜,采用相同界面聚合工艺制备PAN/PA和PAN/CP/PA复合滤膜,其力学性能测试表明,CP凝胶的引入将PAN纳米纤维基膜与功能阻隔层之间有效黏合在一起,实现了复合膜结构的一体性,整体的断裂强度由15.1 MPa提高至24.2 MPa.对比2种复合膜的盐水过滤性能,PAN/CP/PA复合膜对二价硫酸盐的截留效果与PAN/PA复合膜保持一致,对硝酸盐类和MgCl2的截留效果明显优于PAN/PA复合膜,其缘由归因于CP凝胶层中含有大量的羧基增强了PAN/CP/PA复合纳滤膜荷负电性.同时,CP凝胶本身的亲水性使得PAN/CP/PA复合膜的平均过滤水通量(20.3 L/m2h)与PAN/PA复合膜的平均过滤水通量(20.9 L/m2h)相比基本保持不变.     

UV辐照接枝制备酚酞基聚芳醚酮纳滤膜——链转移剂的作用

酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)超滤膜的表面通过紫外辐照接枝丙烯酸(AA)可以制备对II价盐有很好截留率的亲水性纳滤膜. FTIR-ATR、表面接触角、SEM和AFM的研究结果表明, 在接枝单体溶液中加入异丙醇(i-PrOH)作为链转移剂并不影响AA在PEK-C超滤膜表面的接枝反应. 得到的改性膜同样具有优良的纳滤性能. 与不加i-PrOH的AA改性膜相比, 新合成的膜有较高的滤出液通量, 该膜对盐离子的截留率虽有所降低, 但可以通过增加接枝反应时间和辐照光源的强度来提高. i-PrOH的浓度对膜的分离性能的影响很大, 在低浓度时, 改性膜对离子的截留率会有所下降, 继续提高i-PrOH的浓度, 膜的截留率不再变化而滤出液通量会有成倍的增加, 表明链转移剂的存在可能会提高膜的接枝密度, 增加膜的表面电荷, 使膜对离子的截留率保持不变.     

Ag纳米粒子在TiO2四棱柱阵列上的可控生长及其SERS效应

采用水热法在导电玻璃FTO导电面上沉积TiO₂四棱柱阵列; 并以其为基体, 分别采用聚乙烯基吡咯 烷酮(PVP)还原Tollens试剂以及柠檬酸三钠(TSC)还原硝酸银溶液, 将Ag纳米粒子(AgNPs)沉积在TiO₂四棱柱阵列上形成TiO₂@AgNPs-PVP和TiO₂@AgNPs-TSC微纳结构作为表面增强拉曼散射(SERS)基底. 实验结果表明, Ag纳米粒子在TiO₂四棱柱阵列上的尺寸和分布可通过改变Tollens试剂的浓度和TSC还原硝酸银溶液的反应时间来调控, 进而优化基底的SERS灵敏度. TiO₂@AgNPs-PVP微纳结构对罗丹明6G(R6G)的检出限为10^-12 mol/L, 对低活性小分子三聚氰胺的检出限为0.01 mg/mL; TiO₂@AgNPs-TSC微纳结构对R6G的检出限为10^-10 mol/L, 对三聚氰胺的检出限为0.01 mg/mL. TiO₂@AgNPs-PVP和TiO₂@AgNPs-TSC微纳结构基底的SERS活性、 循环可回收性与还原剂种类紧密相关: 包覆在Ag纳米粒子上的PVP可以作为隔离层避免Ag纳米粒子直接接触, 防止电磁场耦合作用减弱, 增强基底的SERS活性; 同时, PVP是一种水性聚合物, 有较强的亲水性, 作为循环可回收SERS基底使用时, 吸附小分子物质清洗难度较大.     

聚丙烯酸/氧化石墨烯-壳聚糖复合膜的制备及其对染料的吸附分离

利用层层组装技术,将聚丙烯酸(PAA)与氧化石墨烯-壳聚糖(GO-CS)复合物沉积到聚丙烯(PP)微孔膜表面制备聚丙烯酸/氧化石墨烯-壳聚糖(PAA/GO-CS)_n复合膜,并考察其对亚甲基蓝和刚果红吸附分离效果。利用红外光谱、热分析仪和扫描电子显微镜进行表征,结果表明,通过静电力和氢键相互作用,GO和CS成功复合,制备的(PAA/GO-CS)_n复合膜具有稳定的热化学性质,复合膜的表面形貌和孔隙可以通过组装层数进行调控。研究发现,(PAA/GO-CS)_n复合膜对亚甲基蓝和刚果红的渗透率随组装层数增加而下降,截留率随组装层数增加呈上升趋势,复合膜对带正电荷的亚甲基蓝具有优先选择吸附性。当组装层数达20层时,(PAA/GO-CS)_n复合膜对亚甲基蓝的渗透率为2761.3 L·m^-2·h^-1·bar^-1,截留率91%,吸附率39%,对刚果红的渗透率为3068 L·m^-2·h^-1·bar^-1...     

紫外辐照接枝制备亲水性两性纳滤膜

通过紫外辐照在酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)超滤膜表面引发自由基共聚反应, 依次接枝二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)和对苯乙烯磺酸钠(SSS), 制成亲水性、表面载有两种不同电荷的纳滤膜. 通过测定膜的纯水通量和对不同盐溶液表观截留率的变化, 系统研究了单体浓度和接枝时间对膜的分离性能的影响. 结果表明, 用这种方法制成的亲水性两性纳滤膜对盐溶液的截留作用与两种单体在接枝液中的浓度和接枝时间有关. 膜对由高价同离子和高价反离子组成的盐表现出优良的截留作用.     

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%.     

SIFSIX-3-Ni膜的制备及氢气分离性质

利用(NH₄)₂SiF₆修饰大孔玻璃基底后, 在溶剂热条件下制备了SIFSIX-3-Ni膜, 并研究了温度和浓度对制备SIFSIX-3-Ni膜的影响. 能谱分析(XPS)结果表明大孔玻璃表面引入了氟元素. SIFSIX-3-Ni膜的粉末X射线衍射(PXRD)峰位置和模拟结果一致, 表明成功制备出SIFSIX-3-Ni膜. 从扫描电子显微镜(SEM)照片中观察到膜连续均匀, 厚度约为20 μm. 热重分析(TGA)结果表明, 活化前的膜没有客体分子. 单组分测试结果表明, 膜的H₂, CO₂和N₂渗透量分别为6.83×10 ^-6, 7.42×10 ^-7和8.89×10 ^-7 mol·m ^-2·s ^-1·Pa ^-1, H₂/CO₂和H₂/N₂的理想分离比分别为9.20和7.68. 在连续测试5 h后, H₂, CO₂和N₂渗透量基本保持不变, 表明SIFSIX-3-Ni膜具有很好的稳定性.     

聚二苯基乙炔耐溶剂纳滤膜的制备与性能

聚二苯基乙炔(PDPA)不溶于有机溶剂,是理想的新型耐溶剂纳滤膜材料。采用溶液浇铸法制备聚[1-(4-三甲基硅基)苯基-2-苯乙炔](PTMSDPA)均质膜,经脱硅反应得到PDPA膜,研究其乙醇渗透性能和染料截留性能。结果表明,乙醇渗透通量与压力呈正相关性,传质机理可能介于孔流机理和溶解扩散机理之间的过渡区。染料的分子尺寸、电荷性质以及染料和膜之间的相互作用共同影响PDPA膜的截留性能。     

聚偏氟乙烯接枝甲基丙烯酸甲酯油水分离膜的研究

使用四乙基氢氧化铵(TEAH)液相本体改性聚偏氟乙烯(PVDF),以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,将甲基丙烯酸甲酯(MMA)接枝到改性PVDF骨架上,合成聚偏氟乙烯接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PVDF-gPMMA)共聚物,通过浸没沉淀法制备PVDF-g-PMMA亲水性油水分离膜.通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和过滤试验分析了膜的结构和性能.同时研究了TEAH浓度和改性时间对PVDF-g-PMMA膜表面接触角的影响.结果表明,TEAH使PVDF脱去HF产生碳碳双键且MMA成功接枝到改性的PVDF骨架上,膜内外孔隙分布均匀;PVDF-g-PMMA膜的接触角随着TEAH浓度的增加、改性时间的加长而减小.TEAH浓度为2.0 wt%,改性20 min制备的PVDF-g-PMMA膜,接枝率为27.1%,孔隙度为71.6%,平均孔径为78.9 nm,接触角降至55.9°,且在50 s内降为0;纯水通量提高到665.34 L/(m2·h),截留率和水通量恢复率分别达到95.6%和90.1%.与纯PVDF膜相比,PVDF-g-PMMA膜的分离性能显著提高.