超亲水-水下超疏油PVDF-g-PAA多孔膜的制备及油水分离性能

采用相反转方法制备了丙烯酸(AA)接枝的超亲水-水下超疏油聚偏氟乙烯膜(PVDF-g-PAA),通过加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮获得可用于油水分离的多孔聚偏氟乙烯膜.多孔聚偏氟乙烯膜具有较好的抗油污染性能及较高的力学强度,可以快速高效地分离油水混合体系和乳化油水体系,分离性质稳定,多次使用后对油水混合物的分离效率在98%以上,对油水乳化液的分离效率在91%以上,可广泛应用于油水混合体系和乳化油水体系的油水分离.     

超亲水超疏油油水分离膜的制备及其性能

超亲水-超疏油油水分离膜是一种过水隔油的特殊分离膜,在处理海洋溢油污染、环境含油废水时具有保持分离膜不被油污染的优势,有十分重要的实际意义。为了掌握近年来超亲水超疏油分离膜的发展动态,本文首先以液体静压力与毛细作用力为基础阐述亲水疏油膜的油水分离机理;然后分类概括超亲水-超疏油金属基底网膜、刺激响应油水分离膜、无基底聚合物膜材料的制备及各项性能的研究新进展;最后总结目前在该领域仍存在的问题并进行展望。     

多孔聚丙烯腈纤维膜的制备及油/水分离性能

首先采用静电纺丝制备聚丙烯腈/聚乙烯吡咯烷酮(PAN/PVP)纤维膜,再经水浸渍处理获得多孔聚丙烯腈(PPAN)纤维膜。通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、热重分析(TGA)探究纤维成孔机理,采用X射线光电子能谱(XPS)研究多孔纤维膜中PAN与PVP分子间相互作用力;同时探究PAN与PVP质量比对多孔纤维膜形貌、比表面积、润湿性、力学性能、油/水分离性能的影响,并确定最佳配比。结果表明：当m(PAN)/m(PVP)=1∶2时,PPAN纤维膜具有较高的力学性能;对正己烷/水混合物的分离通量高达(46 318±3 879) L/(m²·h·bar)(1 bar=0.1 MPa),分离效率为(96.01±0.38)%;还实现了对不同种类油/水混合物的高效分离。此外,该PPAN纤维膜表现出优异的循环分离性能,经10次循环分离后,通量损失率仅为8.9%。     

超亲水/水下疏油高硅布的制备及其油水分离性能

以机械强度高、柔性好和耐热耐酸的高硅布(HSC)为基底,通过一步接枝法和自聚合法对其浸润性给予改性。采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为“双面胶”接枝在其表面：一面利用静电作用沉积纳米SiO₂提供表面粗糙度,另一面聚合具有强亲水性的聚多巴胺(PDA),获得了超亲水/水下疏油高硅布(APTES/SiO₂/PDA@HSC)。研究了不同尺寸(50、300和500 nm)的SiO₂对油水分离性能的影响,发现随着SiO₂尺寸增加,分离效率逐渐降低,其中APTES/50 nm SiO₂/PDA@HSC的油水分离性能最好。它的水接触角为0(°),表现出明显的水下疏油性能,对汽油-水混合物分离效率为98%,滤液含油量低至37 mg/L,油水混合物通量为7184 L/(m²·h),10次循环分离效率仍能达到97.4%,对花生油和泵油也有明显的油水分离效果。     

两性离子在高分子膜表面功能化改性中的研究进展

两性离子的合成工艺简单,官能团适用性强,且在水溶液中具有较强的水合能力与抑制蛋白质吸附性,因此两性离子在高分子膜表面的功能化改性中显示出很大的优势。将两性离子接枝于高分子膜表面可得到抗污染性强,血液相容性好,环境刺激响应性迅速的功能化膜。两性离子功能化改性高分子膜不仅能广泛应用于水处理和医务治疗中的人工器官材料、血浆分离等领域,在生物医药工业中的蛋白质浓缩、净化与分离等方面同样显示出巨大的应用空间。     

超亲水疏油材料的制备及其油水分离性能

含油污水的随意排放对海洋、沿海周边环境以及人类健康造成了严重的影响。传统的油水分离方法易造成环境二次污染,同时也是对有限资源的一种损耗。因此,如何高效环保地解决含油污水问题具有重要意义。物理过滤/吸附法被认为是一种高效环保的分离方法,基于仿生学原理,许多可用于物理选择性分离的超亲油疏水和超亲水疏油材料被制备出来。超亲油疏水材料易被油污染,重复利用率低;相比之下,超亲水疏油材料具有自清洁性且重复利用率高,在油水分离方面具有广阔的应用前景。根据基底材料的选择不同,本文综述了金属基以及高分子基超亲水疏油材料的研究现状,总结了其优缺点,并对今后超亲水疏油材料的研究方向和重点进行了展望。     

熔融纺丝-拉伸法制备PVDF中空纤维膜及其油-水分离性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜聚合物, 聚全氟乙丙烯(FEP)为添加剂, 聚乙二醇(PEG)和氯化钙(CaCl₂)为复合成孔剂, 采用熔融纺丝-拉伸法制备了PVDF中空纤维膜. 在制膜过程中未使用其它溶剂和稀释剂, 实现了制膜过程的相对绿色化. 分析和讨论了拉伸比对PVDF中空纤维膜结构与性能的影响, 测试了纤维膜的孔径分布、 力学性能和油-水分离性能等. 结果表明, 进行拉伸后处理的膜的孔径分布较窄, 在油包水乳液分离测试中, 分离效率均在97%以上, 表现出良好的油-水分离效果.     

羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶的制备及水下抗原油黏附性能

通过4-溴丁酸乙酯和N-甲基二乙醇胺之间的亲核取代反应制备得到季铵离子型二元醇. 以季铵离子型二元醇与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体为基本原料, 通过聚加成反应制备得到聚氨酯预聚体. 进一步经碱性水解等过程后制备得到不同水解时间的羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶(CBPU). 结果表明, 水解 60 min后的羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶不仅具有较好的机械性能, 而且对十六烷、 煤油、 石油醚、 异辛烷甚至原油的水下油接触角(UOCA)均达160°以上, 水下油黏附力均为0. 该羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶在防油涂层、 油水分离膜以及防污减阻等方面均具有重大的应用前景.     

具有水下超疏油性能的MXene高效油水分离膜

基于二维材料MXene(Ti₃C₂T_x)的化学组成和纳米片状结构, 在不锈钢网上制备了具有MXene微纳结构表面的新型亲水和水下超疏油分离膜. 对于不同类型的油-水混合物, 该膜材料可实现重力驱动的高效油水分离, 收集的水中残油量小于4 mg/L, 具有高分离效率(>99.99%), 水通量高达57.52 L·m^-2·s^-1. 此外, 经高温处理和多种有机溶剂浸泡后MXene膜仍具有高效的油水分离性能, 并表现出优异的稳定性和循环性.     

超浸润形状记忆海绵的制备及油-水分离性能

基于反式 1,4-聚异戊二烯(TPI)的形状记忆性能, 以聚氨酯海绵为基底, 包覆TPI制备出了一种具有疏水超亲油特性的三维多孔形状记忆海绵. 由于这种海绵具有良好的形状记忆特性, 可以通过反复按压/恢复过程, 实现对海绵孔径在微米尺寸(约875 μm)与纳米尺寸(约450 nm)间可逆调控. 利用材料特殊的浸润特征及其可控的孔尺寸, 进一步研究了其在油-水分离中的应用. 研究结果表明, 微米尺寸大孔径海绵有利于对不相溶油-水混合物进行快速高效分离, 而纳米尺寸小孔径海绵则有利于对乳液混合物进行分离, 实现了同一材料同时满足不相溶油-水混合物及乳液体系的分离要求.     

TIPS法制备聚偏氟乙烯平板微孔膜及其表征

以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为稀释剂,采用热致相分离法(TIPS)制备了聚偏氟乙烯(PVDF)平板微孔膜。利用差示扫描量热仪分析了不同PVDF/DMP体系的结晶性能;通过测试纯水通量、孔隙率、泡点、平均孔径、拉伸强度等对膜进行了表征。结果表明:DMP含量增大,结晶温度向低温方向移动,膜拉伸强度降低,当DMP的质量分数为0.70时膜拉伸强度有明显拐点;PVDF/DMP体系冷却发生固-液相分离;PVDF含量增大,膜水通量、孔隙率、最大孔径和平均孔径均减小。     

疏水改性PDMS渗透蒸发膜分离苯/水体系

甲基三乙氧基硅烷;聚二甲基硅氧烷膜;疏水改性PDMS渗透蒸发膜分离苯/水体系     

四磺酸基铜酞菁-海藻酸钠/壳聚糖双极膜的制备与表征

分别用Fe3+和戊二醛作为交联剂对海藻酸钠(SA)阳离子交换膜和壳聚糖(CS)阴离子交换膜进行改性,制备了四磺酸基铜酞菁(CuTsPc)-海藻酸钠/改性壳聚糖双极膜(CuTsPc-SA/mCSBPM).在海藻酸钠阳膜层中添加四磺酸基铜酞菁,以提高阳膜层的离子交换容量,促进双极膜中间层中水的解离.采用X射线光电子能谱(XPS)对CuTsPc-SA阳离子交换膜进行了表征.实验结果表明,改性后SA阳膜层的离子交换容量、H+透过率均获得提高.与Fe3+改性或二茂铁离子改性的mSA/mCS双极膜相比,CuTsPc-SA/mCS双极膜的阻抗及电阻压降(即膜IR降)均下降.当电流密度为120mA/cm2时槽电压仅为5.6V.当CuTsPc含量为2.5%(质量分数)时CuTsPc-SA/mCS双极膜在H+离子浓度小于8mol/L的酸溶液中具有稳定的工作性能.     

气体分离用PI/TiO2纳米复合膜的制备

聚酰亚胺/TiO2;量子尺寸效应;气体分离器;气体分离用PI/TiO2纳米复合膜的制备     

PVDF亲水复合膜的制备及表征

聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料存在强疏水性的缺陷,亲水化改性是解决该问题的主要途径。以PVDF为基膜材料、聚乙烯醇(PVA)为共混材料、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用相转化法制备PVDF/PVA复合膜。考察了复合膜的PVDF/PVA共混比、固含量、低分子化合物添加剂、聚合物添加剂等非溶剂添加剂对复合膜接触角的影响。结果表明,当PVDF/PVA共混比为7/3,固含量为13%时,制备的复合膜接触角为22.92°;当添加剂为无水氯化锂、纳米二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)时,复合膜接触角分别从53.12°、30.51°和41.89°都降低到了0°,亲水性提高,其中纳米二氧化硅作为添加剂时复合膜亲水性最好;当添加剂为丙三醇、PMMA、PEG时,复合膜接触角都增大,亲水性变差。     

改性生物柴油碳烟的制备、表征及水基润滑特性

为了探索生物柴油碳烟(BDS)作为水基润滑添加剂的应用,采用热氧化法制备了热氧化处理的BDS(TO-BDS);通过场发射透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪和Zeta电位仪等表征了TO-BDS的形貌、组成和分散性,并与BDS进行了对比;利用球-盘往复摩擦磨损试验机、3D激光扫描显微镜、场发射扫描电子显微镜、光学法接触角/界面张力仪和拉曼光谱仪考察了含TO-BDS的纯水(H^-32O)的摩擦磨损性能和润滑机理.结果表明,TO-BDS表面的含氧官能团和负电荷比BDS更多,从而导致TO-BDS在H^-32O中具有更好的分散性;在H^-32O中添加质量分数为0. 2%的TO-BDS,可显著改善H^-32O的减摩抗磨性能.这主要是因为在摩擦过程中,TO-BDS起到滚动轴承的功效,H^-32O+TO-BDS比H^-32O在摩擦副表面的润湿性能更好,更易于形成润滑膜且TO-BDS会因摩擦力诱导剥离产生石墨片,从而降低摩擦磨损.     

Pd修饰的选择分离氢的负载型PI-SiO2杂化膜的制备及应用

 以负载TiO2过渡层的硅藻土-莫来石陶瓷膜管为支撑体,采用溶胶-凝胶法制备了金属钯修饰的负载型聚酰亚胺-二氧化硅杂化膜(Pd-PI-SiO2). 利用红外光谱、扫描电子显微镜和低温N2吸附等手段对膜材料结构、微观形貌及孔径分布等进行了表征,并对CH4, H2O, H2, CO2, CO和N2等气体进行了选择渗透性测试. 结果表明,杂化膜中聚酰亚胺与二氧化硅间形成了键联结构; 钯以还原后的金属态存在且分散均匀,能对聚酰亚胺-二氧化硅膜的孔结构起到修饰作用; 杂化膜孔径为 4 nm 左右; N2在此膜中的渗透通量为0.20×10-7 mol/(m2·Pa·s), H2/N2分离因子达542; 钯能够促使H2在膜渗透过程中按表面扩散机制进行,有助于分离混合气中的氢分子.