渗透汽化分离膜及膜反应器 Ⅰ．聚离子复合腹性能的研究

通过两层复合制得壳聚糖－聚丙烯酸钠和壳聚糖－褐藻酸钠聚离子复合膜，研究了其对乙醇－水混合体系的分离性能，并比较了壳聚糖膜、聚丙烯酸钠、褐藻酸钠及聚离子复合膜对乙醇－水二元体系和乙酸－丁醇－乙酸丁酯－水多元体系的渗透汽化分离性能．结果表明，聚离子复合膜适于作膜反应器的膜材料．     

壳聚糖-海藻酸钠/聚丙烯腈聚离子复合膜渗透汽化分离乙酸乙酯水溶液

制备了壳聚糖-海藻酸钠/聚丙烯腈(CS-SA/PAN)聚离子复合膜,将此膜用于渗透汽化分离乙酸乙酯水溶液.用红外光谱(FT-IR)表征CS、SA、CS/SA均质膜.研究CS-SA/PAN聚离子复合膜的溶胀性、料液浓度和SA质量分数、操作温度对乙酸乙酯水溶液脱水效果的影响.实验表明:CS/SA聚离子均质膜在乙酸乙酯水溶液中的溶胀度随溶液中水质量分数的增加而增大,随SA的质量分数增加而减小,40 ℃、SA质量分数为2.0%时,CS/SA聚离子均质膜在乙酸乙酯质量分数为97%的水溶液中溶胀度可达51%.随着SA质量分数的增加,CS-SA/PAN聚离子复合膜的渗透通量减小,分离因子增大,40 ℃、SA质量分数为2.0%时,分离乙酸乙酯质量分数为97%的水溶液,CS-SA/PAN聚离子复合膜渗透通量可达348 g/(m2·h),分离因子为7 245.随着料液中水含量的增加和料液温度的升高,膜渗透通量增大,分离系数减小,渗透通量与料液温度的关系能较好地吻合Arrhenius方程.     

渗透汽化分离膜及膜反应器：Ⅰ.聚离子复合膜性能的研究

通过两层复合制得壳聚糖－聚丙烯酸钠和壳聚糖－褐藻钠聚离子复合膜，研究了其对乙醇－水混合体系的分离性能，并比较了壳聚糖膜、聚丙烯酸钠、褐藻酸钠及聚离子复合膜对乙醇－水二元体系和乙酸－丁醇－乙酸丁酯－水多元体系的渗透汽化分离性能。结果表明，聚离子复合膜适于作膜反应器的膜材料。     

电控煤基炭膜基于双电层效应高效分离稀溶液中铅离子

选用煤基管状炭膜作为电控离子交换膜电极,利用双电层-电控离子交换机制分离稀溶液中Pb~(2+),考察了操作方式(静态、动态)、膜电极电位、Pb~(2+)初始浓度和共存阳离子对Pb~(2+)电控分离性能的影响。实验结果表明:炭膜作为石墨化多孔炭材料,具有良好的电活性;在负电位条件下,利用炭膜电极表面与离子形成的双电层效应和含氧官能团的络合作用共同实现了Pb~(2+)的高效分离;在动态渗透过程中,吸附电位为-5 V时,渗透液中始终未检测到Pb~(2+);在多种阳离子共存溶液中,炭膜对Pb~(2+)仍然保持100%的去除率;此外,炭膜在5次吸脱附循环后,去除率仍可达96%,表现出良好的再生性能及循环稳定性。     

碳纳米管/纤维阴极场发射平板显示器研制

探索了从碳纳米管/纳米纤维（CNT/CNF）的制备到CNT/CNF阴极场发射平面显示器(c-FED)封装的工艺流程.用化学气相沉积方法,优化制备条件获得了纯度较高的CNT/CNF；以 CNT/CNF和低压荧光粉为原料，采用丝网印刷工艺制作显示器的阴极和阳极；采用类真空荧光显示器的封装工艺封装了c-FED样管.所研制的c-FED具有优良的场发射性能，较好的均匀性及发光密度，黄色荧光粉的c-FED在电场为 2.7 V/μm时的亮度可达600 cd/m².因该显示器使用普通玻璃作为阴阳极基板，整个工艺流程在大面积和实用化方面有很好的应用潜力.      

CNT/Fe-Ni-TiO_2/ZnO多孔复合膜的组装及其制氢性能

以聚苯乙烯(PS)微球为模板,通过溶胶凝胶法在导电玻璃(FTO)和镍片上负载掺杂铁、镍的复合纳米TiO_2-ZnO有序多孔膜。以多孔膜中的铁、镍为催化剂,通过化学气相沉积法(CVD)原位生长碳纳米管(CNT),得到CNT/Fe-Ni-TiO_2/ZnO/FTO(Ni)三维交互多孔复合膜。场发射扫描电镜观察发现,当TiO_2-ZnO前驱体中TiO_2与ZnO的体积比为3∶2时,复合膜中孔排布的规整性较好。采用X射线衍射仪、紫外-可见吸收光谱、电化学阻抗谱分析和光催化辅助电解水制氢等仪器和手段考察多孔复合膜的结构与性能,结果表明:孔结构的规整性、TiO_2-ZnO异质结和CNT与复合膜形成的三维网络结构有利于提高光生电子-空穴对的分离效率和复合膜材料的光催化活性。     

纳米金-铂/碳纤维复合材料的制备及其修饰电极性能研究

通过静电纺丝法制备聚丙烯腈纤维(PANF)并高温碳化以获得碳纳米纤维(CNF),利用水热法将纳米铂(PtNPs)负载于CNF表面得到Pt/CNF复合材料,将其固定于电极表面之后进一步利用电沉积法将纳米金(AuNPs)形成于Pt/CNF表面得到修饰电极(Au/Pt/CNF/CILE)。通过扫描电镜考察复合材料的形貌结构,利用电化学方法研究修饰电极的电化学性能,求解其有效面积。结果表明CNF呈网状结构,PtNPs稳定附着在纤维表面,电沉积的AuNPs均匀分布在Pt/CNF/CILE表面,所制备的修饰电极的导电性能增强、有效面积增大且表面丰富的电活性位点促进了电子的有效转移。     

导电材料在膜分离领域中的应用

 膜分离技术是20 世纪60 年代迅速崛起的一门分离新技术。导电材料多应用于特殊分离,但现在开始应用于传统分离中。导电聚合物的发现,使导电材料在制备分离膜方面获得迅速发展。导电聚合物复合膜具有导电聚合物的特性,又具有绝缘聚合物膜的柔韧性及易加工性。本文综述导电材料制备分离膜的方法、分离膜性能的改进及应用的研究进展。     

聚环氧离子液体型聚氨酯膜渗透汽化分离丁醇水溶液的研究

将离子液体聚合物复合膜用于渗透汽化分离,在提高基膜的分离选择性的同时,解决支撑液膜中离子液体存在易流失的问题.首先通过聚环氧氯丙烷(PECH)与甲基咪唑的季铵化反应,合成端羟基聚(1-甲基咪唑-3)甲基乙氧基氟磷酸盐(PEIL1)与端羟基聚(1-甲基咪唑-3)甲基乙氧基(三氟甲基磺酰胺)盐(PEIL2)两种离子液体,接着用端羟基聚丁二烯(HTPB)与合成的离子液体预聚体反应,4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)扩链剂扩链,制备聚环氧离子液体型聚氨酯复合膜PEIL1-PU与PEIL2-PU.此外,系统研究了复合膜对丁醇水溶液的分离性能以及长时间分离的稳定性.实验表明,两种复合膜的渗透通量较普通聚氨酯膜略有下降,但分离因子升高,并且在长时间的分离实验中保持良好的稳定性.     

导电织物增强PVDF复合膜的制备与性能研究

为进一步提高PVDF平板膜的机械强度,赋予膜导电性能,采用浸没沉淀相转化法,分别选用由镀银涤纶纱线、涤纶不锈钢包芯纱和不锈钢纤维制成的导电织物为支撑体,制备了增强型导电PVDF平板复合膜。采用扫描电子显微镜观察和对复合膜的水通量、孔隙率、截留率、泡点孔径、极限应力、表面比电阻等测试,研究了不同导电纤维织物对复合膜形态和结构、渗透性能、力学性能及导电性能的影响。实验结果表明:涤纶不锈钢包芯纱与PVDF膜粘附较好,而镀银涤纶纱线和不锈钢纤维所制备织物与聚合物膜之间有明显的界面分离现象;涤纶不锈钢纱包芯纱织物复合膜孔隙率、水通量及泡点孔径较其他2种织物复合膜更大,而截留率较低;不锈钢纤维织物复合膜厚度最薄,但不锈钢纤维织物复合膜孔隙率、泡点孔径及水通量较小,而截留率较大;复合膜极限应力的大小顺序为涤纶镀银织物复合膜>涤纶不锈钢包芯织物复合膜>不锈钢织物复合膜,且复合膜的极限应力均高于纯PVDF膜;镀银涤纶纱线织物复合膜的导电性最好。总之,通过将PVDF与针织物进行复合制膜,不仅可提高膜的强度,还可赋予膜导电特性,其中,涤纶不锈钢包芯纱与PVDF膜较其他两种膜结构最稳定,膜的渗透性能最好,因此选用涤纶包芯纱为复合膜支撑体最佳。     

n-SiO_2填充PEBAX/PAN复合膜渗透汽化分离吡咯

以气相纳米二氧化硅(n-SiO_2)为填充物,制备了均质膜、填充膜、复合膜、填充型复合膜四种分离膜。通过溶胀实验考察填充膜的吸附性能,渗透汽化实验考察填充型复合膜对吡咯/正庚烷二元混合体系的分离性能,采用FT-IR和XRD、SEM对膜进行表征。四种分离膜中,填充型复合膜的分离性能最佳。当填充量为1 wt%时,膜的综合分离性能最佳,料液温度为30℃,料液浓度为5 000μg/g时,总渗透通量为3.47 kg/(m~2·h),分离因子最大为14.56,渗透汽化综合性能得到很大的提高。这项工作可以为渗透汽化分离汽油中氮化物提供有益的参考。     

多排石墨芯基体NiHCF膜电极的制备与电控离子分离性能

以多排石墨芯(MRGC)为基体材料, 采用阴极沉积法制备了具有电化学控制离子分离(ECIS)性能的电活性NiHCF膜电极.采用SEM和XPS分析考察了NiHCF薄膜的形貌与组成;在1 mol/L的NaNO3溶液中通过循环伏安法可逆地置入与释放Na+, 考察NiHCF膜电极的离子交换容量、再生性能;在1 mol/L(NaNO3+CsNO3)混合溶液中比较不同混合浓度下膜电极的伏安特性曲线, 分析了膜电极对Cs+/Na+的选择性.同时采用离子色谱测定了氧化态NiHCF膜电极在初始[Cs+]为10 mg/L模拟液中进行ECIS过程的Cs+浓度变化.实验结果表明, MRGC基体NiHCF膜电极离子交换容量大、再生能力好, 对Cs+有较强的选择性, 可用于Cs+的电控离子分离过程.     

有机硅改性聚合物复合膜渗透蒸发分离醇／水混合物的研究

硅橡胶均质膜是渗透蒸发透醇膜的典型代表之一，因其机械性能较差、成膜性不好，分离性能受到限制。本文用物理涂敷（复合）和化学改性的方法，制备出了机械性能优良且具有超薄活性层的硅橡胶改性复合膜，明显改善了分离性能。在最佳条件下，分离系数和透过通量分别为６．７８和１０８０ｇ／ｍ＾２ｈ。     

离子基团分布对阴离子交换膜扩散渗析的影响

为揭示离子基团结构及其分布对阴离子交换膜(AEM)扩散渗析行为的影响,设计并制备了3种侧链型离子结构和1种主链型离子结构的聚芳醚砜阴离子交换膜.对所制备的膜的结构以及基础性能、耐酸性、机械性能、扩散渗析性能等进行了系统表征,发现对称离子结构有利于提高膜的离子渗透选择性,且主链型对称离子结构有利于形成更为紧致的聚集态结构,进而增强离子渗透选择性.基础性能、耐酸性及机械性能测试结果表明,所制备的膜满足扩散渗析工艺的要求.模拟废酸扩散渗析实验结果表明,所制备的AEM的扩散渗析性能优于商业膜TWDDA1,尤其是主链型QMPAES膜的酸渗析系数达0.025m/h,分离因子达42.49,在废酸回收领域具有很好的应用前景.     

咪唑类离子液体的亲疏水性对电润湿器件性能的影响

文中研究离子液体应用于电润湿显示器件的导电流体性能. 选取极性较大的乙基咪唑为离子液体的阳离子,改变阴离子的亲疏水性,对比了几种离子液体的温度窗口、粘度等物理性质,并重点研究了离子液体亲疏水性对电润湿特性、油墨萃取、器件响应等方面的影响. 同时,在1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体的阳离子上添加羟基基团,得到具有更强亲水性的离子液体. 结果表明:亲水性高的离子液体在介电材料含氟聚合物表面的初始接触角比较大,对油墨中染料的萃取程度比疏水性离子液体弱,证明了电润湿器件更适合选取亲水性高的离子液体作为导电流体. 最后,以1-乙基-3-甲基咪唑二腈胺盐离子液体作为导电流体制备的电润湿器件得到了较佳的电学和光学响应性能.     

纳米复合质子传导膜中温硫化氢固体氧化物燃料电池的研究

应用溶胶-凝胶法制备了中温硫化氢固体氧化物燃料电池的纳米复合质子传导膜。用SEM和EDX对纳米复合膜进行了观察和表征，并与传统工艺制备的电解膜（微米级）的性能进行了比较。探讨了微米级和纳米级的复合Li2SO4＋A12O3膜的离子传导性随温度变化规律。与传统的工艺采用相同组分制备的微米级电解膜相比，纳米复合膜的微观结构、致密性、机械强度和离子传导性均得到改善，而最显著改善是膜的离子传导性能。纳米复合Li2SO4＋Al2O3膜的中温硫化氢固体氧化物燃料电池的性能较稳定，察觉不到膜两侧的气体穿过膜扩散到另一侧。在750℃和101．13kPa下，电池的最大输出功率密度为135mW·cm^-2，最大电流密度为480mA·cm^-2。     

CSA／PAN复合膜的渗透汽化性能

制备了渗透汽化性能较好的壳聚糖醋酸盐 /聚丙烯腈复合膜 (CSA/PAN) ,研究了进料浓度、温度、膜厚对渗透汽化性能的影响。实验表明 ,此膜适于分离高浓度的乙醇 /水溶液。并回归了水和乙醇的传质经验关联式     

PVA-ZrP复合膜作为全钒液流电池隔膜的研究

采用浇铸浸渍法制备了PVA-x%ZrP(磷酸锆)(x=10, 15, 20)复合膜. 采用红外光谱(IR)和差热分析(DTA)对膜进行表征. 考察复合膜在不同电流密度(0～70 mA/cm2)下的膜压降和对VO2 /VO 2离子的渗透性. IR研究结果表明, 复合膜中ZrP与PVA间产生相互作用, 使得PVA的微观结构发生变化. 复合膜在165～170 ℃之间出现强吸热峰, 这是由于磷酸锆脱去结晶水及PVA分子内脱去化学吸附水, 于220 ℃开始出现一个较强的放热峰, 表明PVA的分子内羟基缩合脱水和磷酸锆开始发生相变. 复合膜的膜压降除了与电解液硫酸浓度有关外, 还与其中的ZrP含量有关, ZrP含量增加, 膜压降也提高, 但离子选择性也增加, 表明复合膜由其微结构中的电解液导电逐步向ZrP导电过渡;所制备的复合膜中, PVA-15%ZrP具有较好的综合性能.     

双喷头静电纺丝法制备PU增强增韧PVA复合膜

文章采用双喷头静电纺丝法制备了聚乙烯酸/聚氨酯(PVA/PU)复合膜。扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)表征结果表明PVA/PU复合膜中PU电纺膜与PVA电纺膜在交叉点上有明显的粘连。差示扫描量热仪(differential scanning calorimeter,DSC)分析结果显示复合膜中PVA的玻璃化转变温度降低,间接地反映出PVA电纺膜与PU电纺膜有较强的联系和相互作用。因此,PVA/PU复合膜在受力形变过程中,应力能够有效地在PVA间传递,从而提高了复合膜的拉伸强度;由于PU电纺膜具有很高的柔性,复合膜的断裂伸长率也得以大幅提升。该实验所制备的PVA/PU复合膜具有较强的力学性能和良好的生物相容性等特点,使得该复合膜在生物医学研究(组织工程、伤口敷料、药物释放等)领域具有良好的潜在应用价值。     

纳米复合质子传导膜中温硫化氢固体氧化物燃料电池的研究

应用溶胶-凝胶法制备了中温硫化氢固体氧化物燃料电池的纳米复合质子传导膜。用SEM和EDX对纳米复合膜进行了观察和表征,并与传统工艺制备的电解膜(微米级)的性能进行了比较。探讨了微米级和纳米级的复合Li2SO4 Al2O3膜的离子传导性随温度变化规律。与传统的工艺采用相同组分制备的微米级电解膜相比,纳米复合膜的微观结构、致密性、机械强度和离子传导性均得到改善,而最显著改善是膜的离子传导性能。纳米复合Li2SO4 Al2O3膜的中温硫化氢固体氧化物燃料电池的性能较稳定,察觉不到膜两侧的气体穿过膜扩散到另一侧。在750℃和101.13kPa下,电池的最大输出功率密度为135mW.cm-2,最大电流密度为480mA.cm-2。