改性氧化石墨烯/聚醚砜杂化荷正电纳滤膜的制备及表征

以壳聚糖荷正电改性的氧化石墨烯为无机添加剂,以聚醚砜为膜材料,聚乙烯吡咯烷酮为致孔剂,以N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,采用相转化法制备了有机无机杂化纳滤膜.考察了不同改性氧化石墨烯添加量对膜分离性能的影响.研究结果表明,随着改性氧化石墨烯含量的增加,荷正电纳滤膜的断面形态结构并未发生明显改变,但杂化膜的纯水通量、分离选择性明显增加.从研究结果可以看出,改性氧化石墨烯的最佳添加质量分数在0.5%左右.     

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。     

界面聚合法制备聚哌嗪酰胺复合纳滤膜

以聚醚砜超滤膜为基膜,哌嗪(PIP)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,采用界面聚合法制备了复合纳滤膜,扫描电镜、表层的红外分析结果表明在基膜表面聚合了一层聚酰胺膜,膜性能测定结果表明膜表面荷负电,对不同无机盐的截留率为Na2SO4MgSO4MgCl2NaCl。界面聚合条件对膜性能的影响表明,最佳聚合条件为:PIP浓度0.5%～2%,TMC浓度0.15wt%～0.75wt%,聚合时间≥1min,热处理温度60℃～80℃,时间15 min左右。     

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%。     

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.     

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%.     

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。     

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.     

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.     

Preparation of Composite Charge-mosaic Hollow Fiber Membrane by Interfacial Polymerization

The preparation of composite charge-mosaic membrane included spinning of hollow fiber as the supporting membrane, preparing a selective layer on the inside surface of the fiber by interracial polymerization. The charge-mosaic membranes show a high salt permeability while retaining sucrose. The charge-mosaic membrane can be effectively used to separate multivalent salts with organic matter of molecular weight great than 300g/mol in industry.     

Sub‐10 nm Polyamide Nanofiltration Membrane for Molecular Separation

To separate small molecules from the solvent with high permeability and selectivity, the membrane process is thought to be highly effective with much lower energy consumption when compared to the traditional thermal‐based separation process. To achieve high solvent permeance, a sub‐10 nm thick polyamide nanofiltration membrane was synthesized through interfacial polymerization of ethidium bromide (EtBr) and trimesoyl chloride (TMC). Thanks to the extremely low solubility of the EtBr monomer in the organic phase, the polymerization process was strictly limited at the interface of the water and hexane, leading to an ultrathin polyamide membrane with a thickness down to sub‐10 nm. When used in nanofiltration, these ultrathin membranes display ultrafast water permeation of 40 liter per square meter per hour per bar (L m^?2 h^?1 bar^?1), and a high Congo red rejection rate of 93 %. This work demonstrates a new route to synthesize ultrathin polyamide membranes by the traditional interfacial polymerization.     

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.     

氮气等离子体改性壳聚糖-聚丙烯腈复合纳滤膜

以氮气低温等离子体对壳聚糖-聚丙烯腈复合纳滤膜进行表面改性。用接触角、扫描电镜、扫描探针显微镜、X射线光电子能谱观察膜表面的亲水性和形貌特征,分析膜表面化学组成;以γ-氨基丁酸为分离对象表征膜的纳滤性能。结果表明:经50 W、20 Pa的氮气等离子体作用2 min,壳聚糖膜表面的亲水性大幅改善,其接触角由102.0°下降至44.3°,平整度明显提升;膜表面中的C—C、C—O和酰胺基团均减少,而胺基和羰基相应增加;在pH=6.15的水溶液中对w=1.0%的γ-氨基丁酸进行纳滤,液体通量由原来的1.12 L/(m~2·h)提高至1.75 L/(m~2·h),且对氨基酸的截留率从28%提升至83%。     

PSF-SPES共混中空纤维超滤膜制备的研究

以聚砜(PSF)、磺化聚醚砜(SPES)和醋酸纤维素(CA)为膜材料,水为内凝胶剂,采用干湿法制备了PSF-SPES共混中空纤维超滤膜,探讨了PSF-SPES铸膜液中SPES离子交换容量(IEC)、SPES浓度、添加剂、外凝胶剂的选择和热处理对膜性能的影响。所得共混超滤膜性能如下:w=0.0 0 1的Na2SO4截留率19.9%,通量62 L/(h.m2.MPa);w=0.001的PEG4000截留率78.2%,通量85 L/(h.m2.MPa)。此外,以PSF-SPES中空纤维为支撑膜,采用醋酸纤维素作为涂层液,研究了CA/PSF-SPES复合超滤膜性能,讨论了CA/PSF-SPES共混中空纤维超滤膜结构。     

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.     

分离丙烯/丙烷的超薄聚电解质中空纤维复合膜的制备

以含二氮杂萘联苯结构的聚芳醚砜酮PPESK(Tg为263~305℃)为膜材料,以干-湿纺丝技术制备基膜,外涂法涂覆聚电解质(聚乙烯基吡咯烷酮PVP)并络合Ag 离子,制备了超薄皮层中空纤维复合膜,皮层厚度约为1μm。研究了复合膜聚电解质涂层PVP质量分数、Ag 含量、气体压力差、测试温度和不同过渡金属离子等对复合膜丙烯/丙烷分离性能的影响。结果表明,在压力为200kPa、温度为23℃下,当PVP质量分数为10%、n(Ag )∶n(CO)=1∶1的条件下,复合膜对丙烯渗透率可达16.32GPU,分离系数为4.79。     

界面聚合法制备复合膜

本文对近年来国内外利用界面聚合法制备超薄复合膜的研究进行了综述。阐述了界面聚合成膜反应的原理,并从反应单体种类的角度进行分类,对目前由界面聚合法制备复合膜的研究现状进行了较详细的介绍和分析;对界面聚合法制备复合膜存在的问题以及研究前景进行了展望。