木质素磺酸钠改性聚砜膜的制备及其在正渗透膜中的应用

采用木质素磺酸钠作为亲水添加剂,通过浸没沉淀相转化法制备了木质素磺酸钠共混改性聚砜膜,以改善聚砜膜的亲水性,并用作正渗透膜的支撑层,以降低内浓差极化效应.利用扫描电子显微镜、衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪、水接触角仪等研究了不同木质素磺酸钠添加量对聚砜膜的结构和表面性质的影响.结果表明,添加木质素磺酸钠后,聚砜膜的指状孔变得规整且狭长.水接触角实验证实添加木质素磺酸钠能改善聚砜膜的亲水性,当木质素磺酸钠含量为0.4 wt%时,聚砜膜的表面水接触角可降低至65°.正/反渗透测试装置分别用于表征正渗透膜的传质性质和结构参数.结果表明,以0.4 wt%木质素磺酸钠改性聚砜膜为支撑层的正渗透膜的水渗透性能(A=3.12×10~(-5) LMH×Pa~(-1))优于纯聚砜基底正渗透膜(0.76×10~(-5)LMH×Pa~(-1)),而且前者的结构参数(S=2010mm)远小于后者(3450mm),说明木质素磺酸钠改性聚砜膜有效弱化了正渗透膜的内浓差极化效应.     

在聚砜膜表面接枝聚甲基丙烯酸及接枝膜对生物碱化合物的吸附特性

首先将聚砜(PSF)氯甲基化,制得氯甲基化聚砜(CMPSF),CMPSF流延成膜后与乙二胺(EDA)反应,制得表面键合有EDA的氨基化膜(AMPSF)。在此基础上,在水溶液体系中构建氨基-过硫酸盐表面引发体系,使甲基丙烯酸(MAA)发生接枝聚合,制得了功能接枝膜PSF-gPMAA。考察了影响膜接枝过程的主要因素,优化了接枝聚合条件。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、光学显微镜(OM)及称重法对接枝膜PSF-g-PMAA进行了表征。最后研究了功能接枝膜对氧化苦参碱和金雀花碱两种生物碱化合物的吸附特性。结果表明,采用氨基-过硫酸盐表面引发体系,可以顺利地实施MAA在PSF膜表面的接枝聚合,接枝度随氨基化膜AMPSF表面氨基键合量的增大而增大,接枝聚合适宜的温度为50℃,溶液中适宜的过硫酸盐用量为单体质量的1.0%。在适宜的条件下可制得PMAA接枝度为4.62mg/cm2的接枝膜。凭借强静电相互作用和氢键作用的协同作用,功能接枝膜PSF-g-PMAA对生物碱化合物可产生强烈的吸附作用,在中性溶液中,对氧化苦参碱和金雀花碱的吸附容量分别可达277μg/cm2和331μg/cm2。     

中空纤维致密膜基吸收CO2传质过程

研究了硅橡胶/聚砜中空纤维致密膜基吸收CO2的传质机理,考察了吸收剂种类(NaOH,MEA,DEA和TEA)、NaOH浓度、吸收剂流速、吸收剂压力和气相压力对CO2传质通量及传质速率的影响.其中,用2×103mol/m3NaOH作吸收剂时,聚合物膜传质为控制步骤,其传质效率与膜自然渗透相近.     

聚砜基膜成膜条件与富氧膜性能之间的关系

以聚砜为基膜材料,采用正交实验方法制备了平板超滤膜,然后在其表面涂敷改性聚二甲基硅氧烷后制得聚砜-硅橡胶复合型富氧膜,并研究了复合富氧膜性能与基膜成膜条件之间的关系。研究结果表明:当聚砜含量为20.15%,N-甲基吡咯烷酮含量为70.37%,聚乙二醇-600含量为9.48%时,制得的复合富氧膜的富氧浓度可达28.8%,渗透系数为7.02×10-4m3/(m2.S.MPa)。此外,还用扫描电镜观察复合富氧膜的基膜的结构特点。     

金属富勒烯[Dy@C_(82)(I)]膜的电化学研究

研究并对比了金属富勒烯Dy @C82 的主要异构体Dy @C82 (I)固体膜在有机溶剂乙腈及水溶液中的电化学性质 .在乙腈溶液中 ,Dy @C82 (I)膜的电化学行为不同于其溶于有机溶剂中的电化学行为 ,前两个还原峰与其对应的再氧化峰之间存在大的分裂 .但是 ,经过还原及再氧化后的Dy @C82 (I)膜却存在一对对称性很好的氧化及再还原峰 .解释为经过还原后的Dy @C82 (I)膜的结构有利于进一步氧化 ,而不需要结构重排 ;在水溶液中 ,Dy @C82 (I)膜的电化学行为不同于其在乙腈溶液中 ,却类似于其有机溶液在Pt电极上的电化学行为 ,出现了对称性很好的三对还原峰及一对氧化峰 .在水溶液中 ,Dy @ C82 (I)的前三价负离子及一价正离子是稳定的 .利用紫外 -可见 -近红外 (UV Vis NIR)光谱及扫描电镜 (SEM)等技术对膜的性质及表面形貌等进行了表征     

Nafion膜表面亲水性研究

Ｎａｆｉｏｎ膜在电化学体系中的应用越来越广泛,而其表面亲水性往往直接影响着使用性能．本文介绍一种适宜于表征Ｎａｆｉｏｎ膜表面亲水性的接触角测量方法,即束缚气泡法,并讨论了该膜与水溶液接触角的滞后现象、溶液表面张力的影响,简介了用全氟表面活性剂改善Ｎａｆｉｏｎ膜表面亲水性的尝试．     

有机硅及其改性聚合物膜用于有机溶剂水溶液的渗透汽化分离

采用室温固化硅橡胶及其它三种改性硅氧烷聚合物制成渗透汽化膜,分离丙酮(A),丁酮(B)、乙醇(E)及异丙醇(P)等有机物的水溶液。结果表明,随着透过温度提高、透量成指数关系增大,但对分离系数影响甚小。透量大小顺序为A>B>E>P,分离系数大小顺序为A>B>P>E,当膜材料中(CH_3)_2SiO链节含量由70%上升到100%时,有机物的透量及分离系数同时增加。     

钴离子在P507为载体的支撑液膜中的传输

本文用国内的膜材料设计了以2-乙基已基膦酸单(2-乙基已基)酯(HEH(EHF),P_(507))为载体的支撑液膜迁移钴的实验,获得的数据为深入实验提供了依据.基本原理支撑液膜(SLM)是依靠微孔塑料薄膜(支撑体)微孔的毛细管作用将含萃取剂(载体)的有机溶液吸附在支撑体上.P_(507)萃取钴表示为:     

金属富勒烯[Dy@C82(Ⅰ)]膜的电化学研究

研究并对比了金属富勒烯Dy@C82的主要异构体Dy@C82(Ⅰ)固体膜在有机溶剂乙腈及水溶液中的电化学性质．在乙腈溶液中,Dy@C82(Ⅰ)膜的电化学行为不同于其溶于有机溶剂中的电化学行为,前两个还原峰与其对应的再氧化峰之间存在大的分裂．但是,经过还原及再氧化后的Dy@C82(Ⅰ)膜却存在一对对称性很好的氧化及再还原峰．解释为经过还原后的Dy@C82(Ⅰ)膜的结构有利于进一步氧化,而不需要结构重排;在水溶液中,Dy@C82(Ⅰ)膜的电化学行为不同于其在乙腈溶液中,却类似于其有机溶液在Pt电极上的电化学行为,出现了对称性很好的三对还原峰及一对氧化峰。在水溶液中,Dv@C82(I)的前三价负离子及一价正离子是稳定的。利用紫外—可见—近红外(UV—Vis—NIR)光谱及扫描电镜(SEM)等技术对膜的性质及表面形貌等进行了表征。     

聚砜阴离子交换膜的制备及结构与性能研究

以1,4-二氯甲氧基丁烷(BCMB)为氯甲基化试剂,使聚砜(PSF)发生氯甲基化反应,制得了氯甲基化聚砜(CMPSF),考察了主要因素对聚砜氯甲基化反应的影响,并使用FTIR及1H-NMR等法对CMPSF的化学结构进行了表征.采用三乙胺(TEA)、三丙胺(TPA)及三丁胺(TBA)等3种叔胺对CMPSF进行了季铵化反应,并以4,4′-联吡啶为交联剂实施了交联反应,制备了聚砜阴离子交换膜(PSFAEM).测定了交换膜PSFAEM的主要性能,包括离子交换容量(IEC)、含水量(WC)及膜电阻(Rm).实验结果表明,使用BCMB,聚砜的氯甲基化反应可顺利进行,以氯仿为溶剂,以SnCl4为Lewis酸催化剂,可制得氯甲基化程度为1.75mmol/g的CMPSF.交换膜PSFAEM的IEC、WC及Rm与季铵化反应时间及叔胺的种类密切相关.季铵化反应时间相同时,采用烷基中碳原子数少的叔胺TEA所制备的交换膜具有高的IEC与WC,低的Rm;使用同一种叔胺时,随季铵化反应时间的增长,交换膜的IEC与WC增大,Rm减小.     

PSF/TiO2杂化超滤膜形成过程的热力学和动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同纳米TiO₂含量的聚砜(PSF)/TiO₂杂化超滤膜, 研究了TiO₂浓度对聚砜铸膜液流变学及热力学性质的影响, 构建了计算成膜过程中表观扩散系数(D_a)的新方法, 求出不同TiO₂浓度及温度下的D_a值, 进而剖析了铸膜液流变学和热力学性质的变化对成膜动力学的影响. 并通过扫描电镜观察、杂化膜孔隙率和超滤性能的测试考察了表观扩散系数与膜结构和性能的关系. 结果表明, 加入TiO₂溶胶的PSF铸膜液由牛顿流体转变为非牛顿流体, 其粘度随TiO₂浓度增大而增大. TiO₂的加入减小了铸膜液对非溶剂的容纳能力, 加速铸膜液的液-液相分离, 同时TiO₂引起的热力学促进作用和流变学阻碍作用相互竞争, 共同影响D_a的变化. 实验得出, D_a随温度升高而增大, 随TiO₂浓度的增大有先增大后减小的趋势. 表观扩散系数D_a与膜的结构和性能具有很好的相关性并能直观地描述整个成膜过程.     

Functionalization of cellulose dialysis membranes for chiral separation using beta-cyclodextrin immobilization

A membrane-based chiral separation system for the separation of racemic tryptophan solutions is developed by the covalently binding beta-cyclodextrin onto the surface of commercial cellulose membranes. The immobilization process is monitored by XPS. AFM demonstrates the evolutionary transition of membrane surface morphology before and after the CD immobilization. Due to their different complexation with immobilized CD, dialysis transport experiments show d-tryptophan preferential permeability through the immobilized CD membranes, and the enantioselectivity is 1.10. A model based on the existence of a thin chiral solution layer of amino acid at the interface between the feed solution and the membrane has been proposed. This chiral separation model has been verified using the chiral separation results of racemic amino acids and binding constants of amino acids with CD. The effect of membrane's pore size on enantioselectivity has also been investigated. The immobilized CD membrane, having MWCO 1000, exhibits the highest enantioselectivity to the racemic tryptophan solution.     

Interfacially formed poly(N,N-dimethylaminoethyl methacrylate)/polysulfone composite membranes for CO2/N2 separation

Interfacially formed poly(N,N-dimethylaminoethyl methacrylate)/polysulfone (PDMAEMA/PSF) composite membranes were developed for CO₂/N₂ separation. A layer of PDMAEMA was deposited on a microporous PSF substrate by the solution coating technique, followed by crosslinking with p-xylylene dichloride (XDC) at the interface between the PDMAEMA solid layer and the crosslinking solution. The hydrophilicity and surface free energy of the membranes were analyzed by contact angle measurements with different probe liquids. The permselectivity of the membrane was shown to be affected by the PDMAEMA deposition time, interfacial crosslinking reaction time, and the PDMAEMA and XDC concentrations in the polymer coating solution and the crosslinking solution, respectively. The composite membrane showed a CO₂ permeance of 85 GPU and a CO₂/N₂ ideal separation factor of 50 at 23 °C and 0.41 MPa of CO₂ feed pressure.     

新型抑菌聚砜超滤膜的制备及性能

将辣素功能结构单体N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰胺(HMBA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)通过自由基引发合成出抑菌型共聚物P(H-co-M), 通过红外吸收光谱和热重分析证实了共聚物的结构. 采用共混法将共聚物引入聚砜(PSF)铸膜液中, 通过浸没沉淀相转化法制备了新型抑菌超滤膜. 考察了P(H-co-M)含量对超滤膜分离性能及抑菌性能的影响. 结果表明, 当P(H-co-M)质量分数为0.5%时, 超滤膜分离性能最佳, 对5 mg/L腐殖酸溶液的稳定水通量为122.2 L/(m2·h), 截留率为84.4%, 与未添加P(H-co-M)的超滤膜相比, 分别提高了19.2%和9.2%. 改性超滤膜具有较强的抑菌性能, 当P(H-co-M)含量为1.0%时, 抑菌率最大(约80.7%).     

Crosslinked poly(ethylene oxide) fouling resistant coating materials for oil/water separation

Potential fouling reducing coating materials were synthesized via free-radical photopolymerization of aqueous solutions of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA). Crosslinked PEGDA (XLPEGDA) exhibited high water permeability and good fouling resistance to oil/water mixtures. Water permeability increased strongly with increasing the water content in the prepolymerization water mixture, going from 10 to 150 L μm/(m² h bar) as prepolymerization water content increased from 60 to 80 wt.%. However, molecular weight cutoff decreased as water content increased. These materials were applied to polysulfone (PSF) UF membranes to form coatings on the surface of the PSF membranes. Oil/water crossflow filtration experiments showed that the coated PSF membranes had water flux values 400% higher than that of an uncoated PSF membrane after 24 h of operation, and the coated membranes had higher organic rejection than the uncoated membranes.     

PSF/SPSF高分子合金膜的膜材料对膜性能的影响

介绍了PSF与SPSF共混对合金膜的成膜性能和机械性能的影响 .二者共混改善了PSF的亲水性 ,提高了PSF膜的耐污染性 ,并且合金膜获得比PSF膜高的渗透通量     

光接枝法制备新型pH开关核孔膜

用表面光接枝方法制备了具有pH开关特性的丙烯酸接枝PET核孔膜 .XPS、SEM和AFM的表征结果证明 ,接枝膜具有非对称结构 ,丙烯酸接枝层主要在膜的向光侧表面 ,膜背侧和膜孔内没有变化 .膜孔周围的接枝链在湿态下沉入膜孔 ,接枝层对膜孔顶部产生封盖 .接枝链的体积随环境pH值的不同而变化 ,从而控制接枝膜的滤过特性 .在低接枝程度时 ,接枝链体积变化对膜孔径的影响小 ,不具有pH开关特性 ,但是接枝提高了膜的亲水性 ,通量得到提高 ;接枝程度达到一定程度时 (如 0 5 %) ,膜孔径受接枝链体积变化的影响显著 ,接枝膜表现出pH开关效应 .在pH大于 5时 ,接枝膜通量恒定 ,基本不受溶液pH值影响 .当pH值小于 4时 ,膜通量随溶液酸性的增加迅速升高 .接枝膜的开关幅度JpH =2 JpH =6 8,随接枝程度的增加而增加 .膜的通量和开关幅度可以通过接枝程度来调节     

非均相聚砜螯合滤膜的制备及其对Cu~(2+)的吸附性能研究

通过探讨共混比例、螯合树脂粒径及铸膜液温度对膜结构的影响 ,确定了最佳制膜工艺 ,用相转换法制备出对Cu2 + 具有大螯合容量的非均相螯合滤膜 .研究了螯合树脂颗粒粒径、盐溶液pH值和盐溶液浓度对膜螯合吸附量的影响 ,发现膜对Cu2 + 的最大吸附量可达 70 0 μg cm2 ,吸附行为满足Freundlich吸附等温式 .对膜进行动态螯合吸附测试表明该膜对Cu2 + 可实现吸附与解吸同步进行     

亲水膜的表面改性及在膜蒸馏中的应用

膜的微孔性和疏水性是水溶液膜蒸馏的两个基本条件,迄今人们均采用疏水性高分子材料制成疏水微孔膜用于膜蒸馏研究。本文采用辐照接枝聚合和等离子体表面聚合的方法,将亲水的醋酸纤维素微孔膜和硝酸纤维素微孔膜表面疏水化改性,成功地用于膜蒸馏研究,大大扩展了疏水微孔膜的材料来源。实验结果表明,亲水膜表面改性得到的疏水膜,其膜蒸馏性能不低于疏水材料制成的膜,尤其是等离子体聚合法可以实现多种特殊单体在多孔的材料表面聚合,成为制备高性能疏水微孔膜的有效手段,为膜蒸馏的深入发展和实用化创造了有利条件。     

1-正辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体对聚砜分离膜的结构控制及其作用机理

以1-正辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[C8mim][PF6]作为膜结构控制剂,采用相转化法制备具有不同孔结构的聚砜分离膜.随着[C8mim][PF6]含量的增大,聚砜膜的孔结构从典型的不对称指状孔结构、高度拉长的大孔结构、典型的大空穴,变化至海绵状孔结构,离子液体[C8mim][PF6]在聚砜膜制备中表现出孔结构控制、增塑作用.通过能谱分析表明,[C8mim][PF6]在所制备的聚砜膜中存在部分的保留,通过水与聚砜膜表面接触角的测定,[C8mim][PF6]在聚砜膜中的残留提高了膜的亲水性能.基于相分离过程的基本理论,探讨了疏水性[C8mim][PF6]在铸膜液相分离过程中孔结构形成的作用机理.研究表明,[C8mim][PF6]在铸膜液中含量越高,对于相分离的延时效应越大,体系更易发生延时分相.