同质编织管增强型聚丙烯腈中空纤维膜研究

利用二维编织技术将聚丙烯腈(PAN)纤维编织成中空编织管,以聚丙烯腈为成膜聚合物,以聚乙二醇为成孔剂,配制铸膜液,采用同心圆纺丝法制备同质编织管增强型聚丙烯腈中空纤维膜.研究结果表明,所得同质编织管增强型聚丙烯腈中空纤维膜的表面分离层具有类似于非对称膜的结构,铸膜液可渗入编织管纤维束中;随着编织管编织节距的增大,同质编织管增强型聚丙烯腈中空纤维膜表面分离层厚度减小,同时膜的平均孔径增大,膜的纯水通量随之增大;铸膜液渗入编织管纤维束的现象未影响膜的通透性能;编织管的断裂强度最大可达100 MPa以上.通过水浴振荡、超声波水浴振荡及等力拉伸3种方法测试了同质编织管增强型中空纤维膜和异质编织管增强型中空纤维膜中编织管与表面分离层之间的界面结合性能,结果表明前者的界面结合性能优于后者.     

界面预湿处理对异质增强型PVDF中空纤维膜结构与性能的影响

以熔融纺丝聚氯乙烯(PVC)中空纤维多孔膜为增强体,聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜聚合物,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,配置铸膜液,采用同心圆牵引-涂覆法制备了异质增强型PVDF中空纤维膜.制备过程中,采用预湿溶液对增强体基膜表面进行预处理,研究了预湿溶液组成及含量对异质增强型PVDF中空纤维膜结构与性能的影响.结果表明,未经预湿处理的异质增强型PVDF中空纤维膜具有较厚的致密界面层;预湿溶液可对基膜表面孔起到保护作用,使异质增强型PVDF中空纤维膜的界面层变薄或形成多孔界面层,有益于改善增强型PVDF中空纤维膜的通透性能;与二甲基乙酰胺(DMAc)水溶液相比,以乙醇水溶液为预湿溶液所得异质增强型PVDF中空纤维膜的性能较优;当预湿液中乙醇含量为60 wt%时,所得增强型PVDF中空纤维膜的渗透性能较优,拉伸强度可达8.61 MPa.     

聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜研究

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为成膜聚合物,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,氯化钙(Ca Cl2)、氯化锂(Li Cl)和聚乙二醇(PEG)为添加剂,调制铸膜液,采用干—湿法纺丝技术制备了PMIA中空纤维膜.研究表明,PEG的加入可显著提高PMIA中空纤维膜的纯水通量,而随PEG添加量增加,膜的纯水通量呈现先增加后减小趋势;膜对牛血清蛋白(BSA)有较好的截留性能,截留率可达92%;膜具有良好的亲水性能,膜对纯水接触角可低至44°;膜的断裂强度达5.8 MPa,具有较好的力学性能,以及良好的耐热水和耐碱性能,可用于高温和碱性水处理等领域.     

高性能MWCNTs-OH修饰聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜的制备

以羟基多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)作为添加剂,采用非溶剂致相转化法制备MWCNTs-OH修饰聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜.先将MWCNTs-OH加入溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中超声处理以加强其分散性,力求制得均一铸膜液.通过水通量、截留率、红外光谱,XRD及力学性能测试表征膜性能,并用SEM观察其形貌.重点考察MWCNTs-OH对中空纤维膜通量、截留和力学性能的影响.结果表明,当MWCNTs-OH质量分数从0增加到0.09 wt%时,修饰膜的水通量由376.40 L/m2h增加到510.90 L/m2h,而对BSA截留率保持稳定(95%以上);膜的拉伸强度由1.68 MPa提高到2.42 MPa,断裂伸长率由44.18%提高到76.93%.SEM和TEM研究表明,MWCNTs-OH添加量较少时,在膜中可均匀分散,添加量大时则容易团聚.XRD和IR图谱分析表明MWCNTs-OH参与聚合物结晶过程而未改变聚合物晶型.     

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%。     

凝固条件对α-纤维素中空纤维膜结构和性能的影响

考察了芯液种类[水、N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)和二甲基亚砜(DMSO)],外凝固浴中DMSO浓度(0-60%)和外凝固浴温度(20-80℃)对纤维素中空纤维膜性能的影响,并采用扫描电镜对其结构进行了表征.结果表明,采用DMSO作为芯液,可以得到内皮层多孔的非对称结构膜;随着外凝固浴温度从20增大到80℃,外皮层的厚度逐渐减小,膜的纯水通量增大了2倍左右,而牛血清蛋白(BSA)截留率为60%左右,没有显著的变化.     

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。     

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%。     

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.     

内凝固浴组成对聚醚酰亚胺中空纤维膜结构和性能的影响

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,水为外凝固浴,乙醇为内凝固浴,DMAc为内凝固浴添加剂,采用相转化法制备了聚醚酰亚胺(PEI)中空纤维膜,研究了内凝固浴组成和纺丝液浓度对膜结构和性能的影响。实验结果表明,随着内凝固浴中DMAc含量在一定范围内增加,纤维断面指状孔有所减少,内表面由无孔到有微孔出现,但膜的水通量下降,截留率不受影响;随着纺丝液浓度提高,膜的水通量下降,截留率提高。     

表面喷雾N,N-二甲基乙酰胺/水-浸没沉淀相转化法制备PVDF多孔膜的结构和性能

在刮制的聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液上喷雾N,N-二甲基乙酰胺/水(DMAc/H₂O)混合溶液进行表面凝胶,随后将表面凝胶的液膜浸入凝固浴中使沉淀相转变成PVDF多孔膜。考察了喷雾溶液中DMAc的体积分数(φ(DMAc))对平板PVDF多孔膜结构和性能的影响。结果显示,随着φ(DMAc)增加,膜上表面的β晶含量逐渐减少,α晶含量逐渐增多,但是膜总体的结晶度逐渐增加,孔隙率和平均孔径先增加后减小。通过扫描电镜观察,喷雾了DMAc/H₂O混合溶液的PVDF膜上表面为多孔皮层,且随着φ(DMAc)的增加,上表面球形晶粒逐渐增加,断面由指状大孔结构转变为海绵状孔结构。当喷雾中φ(DMAc)=30%时,膜的水通量和牛血清白蛋白(BSA)截留率达到最大。     

熔纺聚氨酯系中空纤维膜的结构与性能

将聚氨酯/聚偏氟乙烯/聚乙二醇(PU/PVDF/PEG)熔融共混纺丝制得中空纤维膜,对纤维膜的微孔结构与性能进行研究,分析影响其水通量衰减的因素。结果表明:所得纤维膜具有界面及非界面微孔结构;随着水通量工作环境的变化,膜孔结构发生相应变化,表现出压力及温度响应性能;而经热处理后,所得膜部分微孔闭合,水通量下降;随测试时间延长,膜结构趋于致密化,水通量衰减。     

静电喷雾结合热压处理制备荷负电PVA-SA/PAN纳米纤维基复合滤膜及其纳滤性能研究

以静电纺丝聚丙烯腈(PAN)纳米纤维作为多孔支撑层,以亲水材料聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)为亲水表层材料,通过静电喷雾技术将亲水表层材料沉积在纳米纤维多孔基膜表面,然后将表层PVA-SA纳米串珠层通过水蒸气加湿辅助热压成膜处理在PAN基膜上软化压延形成完整的致密薄膜,最后经过戊二醛交联制备PVA-SA/PAN纳米纤维基复合滤膜.通过对加湿时间、热压温度、热压时间以及PVA-SA静电喷雾时间等成膜工艺条件和交联条件进行优化制备出结构完整的PVA-SA/PAN纳米纤维基复合滤膜.所制备的复合滤膜荷负电,它对阴离子染料具有较好的过滤效果:在0.6 MPa的操作压力下对100 mg/kg的固绿染料的渗透通量为57.1 L/(m~2h),截留率为96.8%.     

抗油污染α-纤维素中空纤维超滤膜油-水分离性能的研究

以α-纤维素为原料,一水合N-甲基吗琳-N-氧化物(NMMO.H2O)为溶剂,聚乙二醇(PEG400)为添加剂,去离子水为内外凝胶浴,采用浸入相转化法制备用于油水分离的中空纤维非对称超滤膜,并采用纯水通量表征了膜的性能.用纤维素中空纤维超滤膜进行油水分离实验,油水乳液的截留率可达到99%以上,渗透液含油量小于10 mg/L,达到国家环境保护排放要求.考察了物理清洗、物理清洗加0.1 mol/L HCL清洗、物理清洗加0.1 mol/L NaOH清洗3种清洗方法对油水污染后膜的清洗效果.其中,物理清洗加0.1 mol/LNaOH清洗的清洗方法的通量恢复率达到99%.与其它种类的膜相比,α-纤维素中空纤维膜的油水通量衰减率仅为9.5%,表现出优异的抗油污染性能.     

高通量聚苯并咪唑纳滤膜的结构调控及性能

聚苯并咪唑(PBI)是一种类杂环聚合物,具有独特的耐高温性、化学稳定性和机械稳定性,因而被广泛用作膜材料.PBI膜具有很高的选择性,在耐溶剂纳滤领域具有较好的应用前景.本文在PBI铸膜液中引入亲水性添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30),通过调节PVP的含量来改变成膜过程中的动力学过程,继而对PBI膜的结构进行进一步调控,从而改善其渗透通量.研究表明,随着制膜液中PVP含量的增加,通量不断升高,对染料的截留保持稳定.当PVP质量分数为15%时,PBI膜对亚甲基蓝的截留率达到99.18%,表现出优异的分离性能.     

添加剂对PVDF相转化过程及膜孔结构的影响

研究了PVP、PEG及LiCl 3种成孔添加剂下PVDF DMAc H2 O 添加剂体系的成膜机理 .无论那种添加剂的铸膜液相转换成膜过程中都存在凝胶分相和液液分相两种相变方式 ,在 30～ 6 0℃时凝胶分相在较低的非溶剂浓度下先于液液分相发生 ,LiCl作为添加剂较PEG、PVP对铸膜液有较强的致凝胶作用 ,成膜过程中凝胶分相段时间依PVP、PEG、LiCl的顺序延长 ,导致液液分相初始分相点处聚合物浓度增大 ,阻止了大孔结构的充分发展 .制得的膜依PVP、PEG、LiCl的顺序有效孔隙率和通量降低 ,结晶度升高 .以LiCl为添加剂制得的膜几乎不改变PVDF膜的疏水性 ,而以PVP或PEG为添加剂的膜隔水压差降低约 2 0kPa .     

增强复合静电纺纳米纤维膜

静电纺丝纳米纤维膜具有孔隙率高、孔径小、透气性好等优良性能。但由于纤维太细,且纤维间没有有效的粘结,其强度较低,严重限制了它的应用。本文采用高/低熔点热熔性的两种高聚物进行混合静电纺丝,制备了聚丙烯腈/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PAN/PVDF-HFP)、聚偏氟乙烯/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF/PVDF-HFP)复合纳米纤维膜,并通过110℃、3MPa、5min的热压后处理,使PVDF-HFP部分熔融,制得具有点粘结的增强复合纳米纤维膜。测试结果显示,较处理前,增强PAN/PVDF-HFP、PVDF/PVDF-HFP复合纳米纤维膜的拉伸断裂强度分别提高了923.1%和665.7%,达到17.8MPa和26.9MPa,且同时保留了优良的孔隙率与透气性能。     

聚全氟乙丙烯中空纤维膜研究

以聚全氟乙丙烯(FEP)为成膜聚合物,复合无机粒子为成孔剂,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为稀释剂,采用熔融纺丝工艺制备得到FEP中空纤维膜.分析和讨论了不同成膜体系对FEP中空纤维膜热性能、动态力学性能和力学性能的影响,并对膜的纯水通量和孔径分布进行表征.用扫描电子显微镜(SEM)观察了膜的横断面和表面形貌.结果表明,所得FEP中空纤维膜为由溶出微孔和界面微孔组成的海绵状孔结构.随着成孔剂含量的增加,成孔剂在成膜体系中分散程度变差,容易发生团聚,最终导致膜孔径变大,孔径分布变宽.成孔剂和稀释剂对FEP中空纤维膜的热性能和动态力学性能影响较小.当FEP含量增加到70 wt％时,膜表面容易形成一层致密层,降低了膜的通透性.     

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...     

脱溶剂速度对聚砜/磺化聚砜合金膜结构和性能的影响

介绍了铸膜液温度、成膜过程中的蒸发时间、环境湿度、凝胶浴温度对聚砜/磺化聚砜合金膜的渗透、分离性能的影响.随环境相对湿度、凝胶浴温度增大,合金膜的水通量增大,截留率下降;蒸发时间延长,合金膜的水通量通过一个极大值,截留率呈现下降趋势.