真空膜蒸馏法处理NaCl水溶液超疏水性PVDF膜性能的优化

采用正交实验设计方法,以纯水和0.03 g/L NaCl水溶液为料液,依据真空膜蒸馏(VMD)实验特性,选择了聚偏氟乙烯(PVDF)超疏水微孔膜的优化制备条件。结果表明由直观分析法和直接测量法分别确定的优化制膜条件基本一致。用于VMD的PVDF微孔膜的优化制膜条件为:铸膜液体系组成及质量分数为15%PVDF/51%TEP-34%DMAc,第1凝固浴中混合溶剂(TEP-DMAc)总质量分数为60%,膜厚度为0.17 mm,第1凝固浴中TEP与DMAc的质量比为60∶40;在该条件下,NaCl的脱除率可达99.90%以上。     

PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术,以聚偏氟乙烯（PVDF）为原料,掺杂不同质量纳米二氧化硅（SiO2）,制备PVDF/SiO2复合纳米纤维膜,研究分析复合纳米纤维膜的形貌、化学结构、晶型转变、拉伸性能和压电性能。结果表明：PVDF质量分数为10 %时,纤维平均直径为(473.97 ± 71.10)nm,纤网成膜良好,微观形貌清晰,PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的直径范围为(514.96 ~ 834.16) nm,且纤维表面有颗粒状凸起;PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的拉伸强力随纳米SiO2质量分数增大呈先增大后减小趋势,当纳米SiO2质量分数为0.3 %时,强力为(7.94 ± 0.68) N;静电纺丝的电场作用使PVDF由α晶型转变为β晶型,具备压电性能,输出电压值随纳米SiO2质量分数增大先上升后下降,当纳米SiO2质量分数为0.3 %时输出电压值最大,可达(2.00± 0.11)V。     

生物质棉纤维再生纤维素膜的制备与性能分析

以天然生物质棉纤维为原料,采用氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(Li Cl/DMAC)溶解体系对其进行活化处理,配置不同质量分数的纤维素有机溶液系列,在不同凝固浴条件下,采用KW-4A匀胶机高速旋涂成膜和AFA-Ⅱ自动涂膜器低速平推成膜2种工艺,制备再生纤维素薄膜系列。通过运用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和表面接触角测试仪等分析设备对再生纤维素膜的大分子结构、力学性能、结晶度、热稳定性和表面浸润性进行各项性能的系列化表征,研究纤维素质量分数、凝固浴种类、制膜工艺对膜性能的影响。实验结果表明:采用KW-4A匀胶机高速成膜工艺、凝固浴为水浴、纤维素质量分数为3.5%时,制备的再生纤维素膜的各项性能最佳;与天然生物质棉纤维相比,再生纤维素膜结晶度变化很大,热稳定性与棉纤维变化趋势一致但有一定程度下降,表面浸润性良好。     

间位芳纶溶液凝固性能研究

采用LiCl/DMAc溶解间位芳纶纤维,以H2O/DMAc为凝固浴,研究了凝固剂H2O与溶剂DMAc配比、LiCl质量分数和温度对间位芳纶溶液凝固性能的影响,并计算了凝固浴在芳纶溶液中的扩散系数.结果显示:凝固值随凝固浴中H2O含量的增大而逐渐减小,临界浓度则几乎没有变化;凝固值随芳纶溶液温度和LiCl质量分数的升高不断增大,而临界浓度则不断减小;凝固浴在芳纶溶液中的扩散系数随芳纶溶液质量分数的增大而减小,随凝固浴中凝固剂H2O含量的增大而增大.     

高强度PVDF复合平板膜的制备和性能研究

本文研究了制膜条件对PVDF/聚酯无纺布复合微孔膜结构与性能的影响.结果发现凝固浴温度、纳米TiO2对膜结构性能影响不大,添加剂的选择以及PVDF浓度是主要的影响因素.通过选择合适的铸膜液组成和工艺参数,制备表面孔径0.05~0.5μm、水通量范围400~2000L/h.m2的PVDF复合膜.     

软木纤维素蒸汽闪爆改性后成膜性能

利用蒸汽闪爆对软木纤维素进行活化,然后直接溶解在质量分数为9.5%的NaOH和质量分数为1.0%的尿素混合溶液中,采用质量分数为2%～25%的H2SO4作为凝固浴进行成膜实验.通过X射线衍射、红外分析、扫描电镜和拉力测试等对所制备的膜进行分析,结果表明:成膜后纤维素晶型由Cell-Ⅰ转变为Cell-Ⅱ,所制备的膜为多孔膜,孔径可以通过改变凝固浴的质量分数而得到相应调整,且表面孔径大于内部孔径.质量分数为5%的H2SO4为最佳凝固浴,得到具有最大拉伸强度88.7 Mpa和断裂伸长率4.1%的纤维素膜.     

PET表面改性对PVDF/PET膜界面性能及力学性能的影响

用碱液和硅烷偶联剂KH550水解液先后对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布进行表面改性处理,以提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜与PET支撑层间的界面性能.研究了改性处理条件对PVDF/PET膜的界面黏合性和力学性能的影响,并探讨了界面黏合增强机制.结果表明:水解液中KH550含量较少(≤3%)时,处理时间延长,PET与PVDF膜间的剥离强度增大;水解液中KH550含量较多(3%)时,处理时间延长,PET与PVDF膜间的剥离强度先增大后减小;PVDF/PET膜的拉伸强度随水解液中KH550用量的增加或处理时间的延长先增大后略减小.研究发现,适当改性处理后,PET纤维的表面粗糙度增大,含氧官能团增多,PET纤维表面的润湿性提高,增强了PVDF膜与PET支撑层间的机械锁合和分子结合力,从而使PVDF/PET膜的界面黏合性显著增强.     

聚醚砜超滤膜的制备工艺条件研究

以聚醚砜(PES)为膜材,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,用相转化法制备了超滤膜.利用正交试验法,研究了制膜参数PES浓度、PVP浓度、蒸发时间、凝固浴温度、凝固时间对膜性能影响显著程度;并进一步探讨了显著因素PES浓度、PVP浓度、凝固浴温度对膜性能的影响规律,得出制备截留分子量为67 000的超滤膜的最佳条件为:PES浓度16%~22%,PVP浓度10%~14%,凝固浴温度303~313 K,蒸发时间60~120 s.     

多巴胺改性PVDF中空纤维内衬膜及其在A/O-MBR过程中的抗污染效果

采用浸没涂覆的方式,以盐酸多巴胺(DA)对聚偏氟乙烯(PVDF)内衬膜进行亲水改性,研究其抗污染性能及对缺氧/好氧膜生物反应器(A/O-MBR)过程中的影响。通过表面电镜、牛血清白蛋白(BSA)渗透通量、孔径、接触角等表征手段对改性前后膜进行性能分析,确定涂覆条件,对过滤过程中的膜污染行为进行分析。结果表明,最佳的多巴胺涂覆质量浓度为0.5 g/L左右,随着涂覆质量浓度的提高,纯水通量的损失逐步增大,BSA污染后的稳定通量逐步降低。在BSA溶液的膜污染实验中,原膜通量迅速衰减,而0.5 g/L DA改性膜的通量衰减减缓,稳定通量高于原膜。在模拟市政污水应用过程中,改性膜跨膜压差达到30 kPa的时间较原膜延长了30 h。     

NMMO法纤维素膜的制备及力学性能

利用NMMO(N-甲基吗琳-N-氧化物)溶解纤维素并制备纤维素包装膜,研究了不同浆粕种类、聚合度和工艺条件对纤维素膜力学性能的影响.结果表明:以聚合度为1 460的针叶木浆为原料,浆粕质量分数为7%,凝固浴中水的体积分数为100%,凝固浴温度为20℃.增塑剂中甘油体积分数为30%时可制得力学性能较好的纤维素膜.     

改性PDMS/PVDF复合膜对丙烷/氮气分离性能研究

以相转化法制备的聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为底膜,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为分离层膜材料,涂覆法制备了PDMS/PVDF平板复合膜.将PVDF底膜进行等离子体接枝处理,提高PVDF底膜与PDMS选择层的结合力.研究了体系温度,压力,原料气的组成等因素对复合膜分离性能的影响.随着体系温度升高,丙烷(C3H8)的渗透通量减小,而氮气(N2)的渗透通量增大.随着体系的压力增大,C3H8的渗透通量增加,N2的渗透通量几乎不变,分离因子增大.原料气中C3H8的含量增加,渗透通量增大,分离因子也增加.在温度为25℃,压力为0.3MPa,混合气中C3H8含量为10mol%时,制备复合膜的渗透通量为1.625×10-2(c.cm-2.s),分离因子为21.56.     

相转化法制备氧化铝陶瓷膜

以聚醚砜(PES)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和α-Al2O3粉体为原料,水为凝固浴,采用相转化法和高温烧结技术制备氧化铝陶瓷膜.考察了凝固浴中NMP质量分数和烧结温度等对膜结构和形貌的影响.试验结果表明,当NMP质量分数大于20%,成膜性能下降;在烧结过程中,有机物质分解挥发,初生膜的多层分离结构得到保留,且随着烧结温度的提高,Al2O3粒子晶粒逐渐增大,最终形成陶瓷膜结构.     

支撑型复合高分子膜材料的制备与表征

采用浸没沉淀法、织物为支撑体制备复合型高强度膜材料.提出了支撑材料的筛选方案,研究了带支撑的复合膜在成膜过程中的起皱原因,并成功制备了支撑型复合膜.考察了不同质量分数的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)收缩率、拉伸强度、平均孔径、纯水通量等因素对复合膜性能的影响.采用膜通量、孔径分析、力学强度、扫描电镜( SEM)、收缩率对复合膜进行分析与表征.结果表明:高分子材料在成膜过程中的收缩与支撑材料的收缩的差异可能是起皱的重要原因.收缩率大于50％,起皱收缩明显;收缩率低于40％,复合膜平整.所制备的高强度复合膜的拉伸强度大于35 MPa,膜孔径为0.07～0.6μm,水通量为5 000～ 17 000 L/(m2·h·MPa).     

静电纺PVDF/PAN共混纳米纤维膜对含油污水的过滤性能

制备不同共混比的静电纺聚偏氟乙烯/聚丙烯腈(PVDF/PAN)纳米纤维膜.应用扫描电子显微镜分析膜的表面形态,并测试共混纤维膜的亲水性、孔径及对自制乳化油污水的过滤效率.试验结果表明:随着PAN共混比例的增加,共混膜的纤维直径减小;共混膜的水接触角随PAN共混比例的增加呈明显下降趋势,下降幅度为30°,亲水性改善效果明显;共混膜的平均孔径为0.784~2.070μm;测得共混膜的纯水通量为4 019~5 340L/(m~2·h),约是PVDF商品超滤膜的30倍;共混膜对乳化油的截留率最高达到95.31%,稍小于PVDF商品超滤膜的97%.     

柴油脱酸溶剂回收用聚酰亚胺纳滤膜的制备和分离性能

针对醇氨法脱除柴油中环烷酸技术存在的溶剂回收过程能耗大的问题,制备出聚酰亚胺纳滤膜以分离环烷酸和溶剂,考察了铸膜液表观黏度、铸膜液挥发时间、凝固浴组成等膜制备工艺对膜通量和截留率的影响,同时考察了抽提液中环烷酸盐质量分数和操作压力等使用条件对膜分离性能的影响规律.结果表明:所得纳滤膜的通量超过17 L·m-2·h-1,截留率超过50%;使用黏度为310 mPa·s的铸膜液、在60 s铸膜液挥发时间、使用纯乙醇为凝固浴可得到综合性能最佳的纳滤膜;提高抽提液中环烷酸盐质量分数,膜通量下降,但对截留率基本无影响;升高操作压力,膜通量和截留率均增大.     

蟹腿关节壳聚糖的纺丝成形工艺及醇脱水处理对纤维结构性能的影响

研究了蟹腿关节壳聚糖溶液的流变行为,以及该种壳聚糖湿法纺丝成形中喷丝头拉伸倍数、凝固浴组成、干燥温度和脱水介质对壳聚糖纤维结构性能的影响。结果表明,最佳成形条件:喷丝头拉伸倍数为1.05,凝固浴为NaOH质量分数为10%的溶液和乙醇的复配液(体积比为6∶4),干燥温度为70℃。在此条件下制备得到的壳聚糖初生纤维力学性能较好,进一步分别以甲醇和乙醇溶液作为脱水剂对初生纤维进行浸泡脱水处理。结果表明:经醇脱水处理后,壳聚糖纤维的直径和平衡溶胀率减小、强度和结晶度增大,并且纤维表面更加致密,丝束之间易于分离;甲醇溶液脱水处理效果更好,可使壳聚糖纤维的断裂强度提高24.1%。     

稀释剂对混合相分离法制备聚偏氟乙烯膜的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基材,分别选用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、苯丙酮为溶剂和稀释剂,通过将热致相分离(TIPS)和非溶剂致相分离(NIPS)相混合的方法制备了PVDF膜。研究结果表明,随稀释剂含量的增加,膜断面结构由大球晶转变为双连续的结构,膜上表面(空气面)致密层厚度减小,膜下表面(玻璃面)孔径逐渐变小。同时膜纯水通量随稀释剂含量增加而增大,牛血清蛋白(BSA)截留率和拉伸强度由于膜结构的变化而略有降低。     

凝固浴对离子液体/DMSO法纤维素纤维凝聚态结构的影响

采用自制的新型复合溶剂通过湿法纺丝成功地制备出纤维素纤维,探讨了凝固浴浓度及温度对纤维结构和性能的影响.研究结果表明:随着凝固浴浓度的增大,纤维的结晶度、取向度、晶区及非晶区取向因子均呈先增大后减小的趋势,纤维的断裂强度及初始模量呈现相同的趋势;而随着凝固浴温度的升高,纤维的结晶度、取向度、晶区及非晶区取向因子均呈减小的趋势,纤维的断裂强度及初始模量也呈现减小的趋势.当凝固浴浓度为15%、凝固浴温度为25℃时,得到的再生纤维素纤维性能较好,纤维素取向度较高、结晶比较完善,有利于减少凝固过程中纤维微孔及微缺陷的产生.     

二乙醇胺溶液对疏水微孔的浸润研究

分别将疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜以及PVDF平板膜浸泡到二乙醇胺(DEA)水溶液中,直接观测膜质量随时间的变化,研究膜浸润过程;考察了吸收剂温度、浓度、与膜的接触方式等因素对浸润过程的影响。实验结果表明:膜浸润速度并非一成不变,而是呈现先快后慢的明显差异;提高吸收剂的温度和浓度均会促进微孔膜的润湿;当膜孔与大气连通时,膜增重比在快速上升前还会出现短暂的下降,且由于气相阻力较低而导致浸润速度较快。     

静电纺PAN纳米纤维膜强力对含油污水过滤性能的影响

采用静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)观察纳米纤维膜形貌与纤维直径,并分析了纳米纤维膜厚度、加入不同质量分数NaCl、接收滚筒转速、热轧和平板硫化热黏合对纳米纤维膜强力、伸长率和含油污水过滤性能的影响.结果表明:随着纺丝厚度的增加,纳米纤维膜强度呈线性增加趋势,伸长率呈先增加后减小趋势;加入NaCl对纳米纤维膜强力的影响不显著;接收滚筒转速越高,沿纤维排列方向的纳米纤维膜强力呈增加趋势,垂直纤维排列方向的则呈减少趋势,两个方向的纳米纤维膜伸长率均呈下降趋势;热轧和平板硫化热黏合是提高纳米纤维膜强力最有效的方式,热轧与平板硫化热黏合方式制备的复合纤维膜的断裂强力为50~60N,断裂伸长率为50%~75%,强力约是纳米纤维膜的60倍,强度是纯纳米纤维膜的10~20倍.此外,平板硫化热黏合的复合纤维膜乳化油截留率高达98.56%,高于聚偏氯乙烯(PVDF)商品超滤膜(97.00%),且纯水通量为4 004L/(m~2·h),因此,平板硫化热黏合复合纤维膜在水处理方面具有巨大的应用潜力.