张宇峰
材料导报
主要进行了4个方面的研究,首先系统分析和研究了哌嗪水溶液/均苯三甲酰氯正己烷溶液界面聚合体系特征、界面聚合反应中各影响因素对膜性能的影响等,结果表明:当界面处两相单体(哌嗪和酰氯)分子摩尔比为某一比值时,通过控制界面聚合时间,可以形成超低压高通量高脱盐的致密功能层,如复合膜(Ⅰ),水相浓度为0.4%,有机相浓度为0.1%,聚合时间1min.改变两相单体浓度可以获得不同通量和脱盐性能的纳滤复合膜,如适当提高有机相浓度至0.5%得复合膜(Ⅱ).70℃,20min下热处理可以进一步改善复合膜的脱盐性能.分析认为造成平板复合膜(Ⅰ)和中空纤维复合膜(Ⅲ)性能差异的主要原因,除了平板基膜与中空纤维基膜因表面曲率不同可能引起在涂覆时形成的致密功能层结构上的差异之外,由于中空纤维膜受外压时,膜内部承受的应力形式与平板膜不同,同时在径向(膜厚度方向)和环向(膜面内方向)两个方向产生压应力,因此,所发生的形变也较为复杂,可能造成表面复合层的起皱或脱落,引起脱盐率下降.利用衰减全反射傅立叶变换红外(FTIR-ATR)对不同聚合时间的平板复合膜表面进行了特征吸收定量分析,研究发现,聚酰胺功能层随聚合时间不断增厚,这说明已形成的聚酰胺功能层不能屏障两相而使反应终止,相反由于哌嗪单体的分子量远低于纳滤截留分子量的范围,很易扩散穿过功能层达到两相界面,继续与有机相单体酰氯反应.而随着功能层厚度的增加,分子的扩散阻力增大,一方面使得界面聚合反应趋缓,功能层厚度的增加逐渐减慢,另一方面,单体分子扩散速率的减小会引起界面处两种单体摩尔数的比值失衡,使后期发展的功能层结构不完善,因此,脱盐率随后期功能层的发展变化不大,而使膜通量逐渐下降.其次,研究了非溶剂添加剂对聚砜/DMAc溶液的作用:(1)PVP、PEG、水、LiCl饱和水溶液等都与DMAc有较强的作用,因而对溶液有较大的增粘作用;(2)醇类(甲醇、乙醇)对溶液没有明显的增粘作用,甚至稍有稀释作用;(3)丙酮稀释作用较强,使溶液粘度降低.此外,对含有第一类NSA的PSf/DMAc溶液的流变性研究,均属于切力变稀流体.利用双插入管纺丝组件/共挤出复合纺丝技术,通过调整内外纺丝液组成、挤出比和凝固条件等纺制了不同形态结构的中空纤维基膜,并进行了复合研究,结果表明,具有薄而致密皮层结构的基膜,复合时间短,所得复合膜的脱盐率高、通量大、操作压力低.目前纺制的复合效果较好的聚砜中空纤维基膜通量高于200 L·m-2·h-1,对PEG20000的截留率达99%.第三,利用多种手段对聚哌嗪酰胺/聚砜复合膜的结构与性能进行了研究,特别是针对聚哌嗪酰胺功能层的结构进行了研究.主要发现有两点:一是利用分子模拟技术推断聚哌嗪均苯三甲酰胺分子为准平面网状结构,"网眼"直径约1.5nm;又由于广角X光衍射(WAXD)结果显示聚哌嗪均苯三甲酰胺为无定型结构,因此推断致密功能层是这些"网"无规地层叠而构筑的.当分子层间距小于"网眼"直径时,层间距就决定了功能层的截留性能,当受压层间距减小时,复合膜的脱盐率也因此增大.因此,从理论上讲,聚哌嗪均苯三甲酰胺功能层的最大孔隙应为1.5nm.二是利用XPS技术对超低压高通量高脱盐纳滤平板复合膜进行了分析,发现聚酰胺脱盐功能层在基膜表面上是整体覆盖的,厚度在2～5nm.最后,将所制的低脱盐纳滤中空纤维复合膜应用于多肽的分离实验,结果表明它能够脱除体系中的柠檬酸和磷酸二氢钠,截留分子量约800的多肽,从而实现盐/多肽混合溶液体系的分离.
关键词:
纳滤
,
复合膜
,
中空纤维
,
聚砜
,
聚酰胺
,
哌嗪
,
均苯三甲酰氯
,
复合纺丝
,
分子模拟
,
X光电子能谱(XPS)
王薇
材料导报
以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为表层材料,以对二氯苄为交联剂,聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,通过界面聚合反应(季铵化反应)制备了荷正电中空纤维复合纳滤膜.研究了基膜、PDMAEMA、交联剂、溶剂、催化剂等和制膜工艺对复合纳滤膜截留性能的影响,从中总结出以聚电解质为交联预聚体制备复合纳滤膜的基本规律.首先用本体聚合的方法制备了PDMAEMA,采用中空纤维超滤技术精制PDMAEMA水溶液.PDMAEMA水溶液具有浓度、外加盐和pH的响应性.其凝胶层也表现出相同的特点.研究了以聚砜(PSF)平板膜为基膜时,PDMAEMA复合纳滤膜的制备条件.研究结果如下:此界面聚合反应在有机相中进行;较优的制备条件为:PDMAEMA浓度为2wt%,对二氯苄浓度为1%～1.5%(wt),应加入少量的NaHCO3来维持溶液的微碱性,室温下反应即可进行,反应时间为5h.另外,用辐照交联的方法制备了PDMAEMA平板型复合纳滤膜,所制备的纳滤膜对2g/LMgSO4的截留率为50%左右.中空纤维外压复合纳滤膜的制备实验包括以下内容:进行了中空纤维外压纳滤膜的基膜选择,研究了基膜对聚合物溶液的吸附行为;确定PDMAEMA涂层液的最佳浓度为0.75wt%;在PDMAEMA水溶液中加入0.148mol/L NaHCO3能提高纳滤膜对二价盐的截留率,但对通量的提高不大;往PDMAEMA水溶液中加入5%(v/v)乙醇能得到高通量、高脱盐率的中空纤维纳滤膜,对MgSO4的截留率≥98%,水通量可达19.5L/(m2·h)(内压膜),水通量≥20L/(m2·h)(外压膜);加入催化剂碘化钾(KI)使反应时间缩短为3.5h.荷正电的PDMAEMA中空纤维纳滤膜对无机盐的截留率顺序为:MgSO4＞MgCl2＞NaCl＞KCl＞KI,对阳离子的截留顺序为:Mg2+＞Na+＞K+,对阴离子的截留顺序为:Cl-＞Br-＞I-.对蔗糖的截留率＞60%,对D-甘露糖的截留率为37.4%(外压膜)和32.2%(内压膜),并能有效软化自来水.对分子量大于300的小分子荷正电染料的截留率＞50%.纳滤操作条件影响纳滤膜对无机盐的截留性能.无机盐的浓度上升,纳滤膜的截留率和通量都略有下降;纳滤膜对无机盐的截留率和水通量随着操作压力的增大而增加.PDMAEMA复合纳滤膜表现出温度敏感性和pH敏感性.制备了PDMAEMA中空纤维内压纳滤膜,确定PDMAEMA溶液的浓度为0.75wt%,内压纳滤膜对无机盐的截留率和通量的变化与压力的关系符合高斯曲线.实验测试了PDMAEMA复合纳滤膜的耐溶剂性,所用溶剂为纯水,0.5mol/L HCl,0.5mol/L NaOH和30%H2O2(wt%).实验表明:PDMAEMA复合纳滤膜的杀菌性、耐碱性和耐氧化性较好,但不适于在酸性介质中保存和使用.
关键词:
聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯
,
荷正电膜
,
中空纤维纳滤膜
,
界面聚合
,
复合膜
,
聚砜
,
对二氯苄
,
季铵化
李艳香
,
王宏光
,
张宝砚
,
刘作军
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2000.05.006
将自制的一种主链聚酯型高分子液晶添加到聚砜铸膜液中,在温度为80℃下,制成了对牛血清白蛋白截留率大于90%的超滤膜.研究了高分子液晶的添加对所制超滤膜性能的影响,结果表明,在相同实验条件下,含高分子液晶超滤膜的截留率相对于不含高分子液晶的超滤膜有较大提高,从60%～70%提高到90%以上.考察了相关制膜参数如溶剂、高分子液晶浓度、添加剂种类、用量、聚砜的浓度、铸膜气氛温度、蒸发时间等对含高分子液晶超滤膜性能的影响.
关键词:
主链聚酯型高分子液晶
,
聚砜
,
共混
,
超滤膜
宋文生
,
李磊
,
王宇新
,
许莉
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2004.03.004
以磺化聚醚醚酮(SPEEK)和聚砜(PSF)为原材料,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用溶液共混方法,制备了一系列不同组成的SPEEK与PSF共混膜.研究发现,随PSF含量的增加共混膜的相分离行为加剧,电导率有一定下降,但阻醇性能得到提高.
关键词:
磺化聚醚醚酮
,
聚砜
,
共混膜
,
电导率
,
甲醇透过系数
严昊
,
徐建
,
潘国元
,
张杨
,
郭敏
,
张龙贵
,
苗小培
,
刘轶群
膜科学与技术
以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,水为非溶剂,制备了不同结构的聚砜超滤膜,并考察其对超滤膜过滤性能测试体系-聚乙二醇水溶液的过滤性能.发现纯水通量主要是由超滤膜表面的孔结构所决定,孔径越大通量越高;聚乙二醇水溶液的过滤性能由膜表面的孔结构和截面结构所决定,膜表面的孔径越小、截面是海绵结构的超滤膜的截留率越高.并且通过理论模拟与动态激光光散射的数据比较,发现聚乙二醇的分子链在经过超滤膜时形态发生了明显变化.
关键词:
聚砜
,
超滤膜
,
通量
,
截留率
金文杰
,
胡朝武
,
李丽华
,
杨朋伟
,
丛冰冰
膜科学与技术
doi:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2015.04.004
以氧化石墨烯和聚砜作为前体,采用浸没沉淀相转化方法制备氧化石墨烯/聚砜复合超滤膜.通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪分别对复合膜的断面结构、官能团及膜表面的接触角进行表征和测定;使用超滤杯测定复合膜的水通量及通量恢复率;同时测试了复合膜的抗菌性.结果表明:当氧化石墨烯含量为2％时,复合膜的指状孔结构明显而且较粗,水通量达到峰值242.43 L/(m2·h);此时复合膜的亲水性和抗污染性显著提高,复合膜的抗菌性能也得到改善.
关键词:
浸没沉淀相转化
,
聚砜
,
复合超滤膜
,
抗污染性
,
抗菌性
李焦丽
,
奚西峰
,
李旭祥
,
倪炳华
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2002.05.008
以聚砜为基础材料,对其进行合金化改性,使膜的耐溶剂性能得以显著提高.探讨了改性前后铸膜液组成和成膜条件等因素对所成膜物化性能的影响,从而使膜的性能得以优化.在得到较好耐溶剂性能膜材料的基础上,仿照工业流程进行了润滑油脱蜡溶剂回收实验室小试实验,探讨了实际操作中,膜本身性能和操作条件对该膜在溶剂回收中应用效果的影响.
关键词:
聚砜
,
改性
,
聚合物合金膜
,
溶剂回收
孟广祯
,
王黎明
,
李华友
,
陈华友
,
金昌斌
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2011.03.040
山东滨化集团超滤系统设计出水每天10080 t,原水为黄河水,2004年12月投运,至今已稳定运行6年整.报道了超滤膜材料,超滤系统错流量、反洗,化学加强反洗条件以及化学药洗周期等运行条件对超滤系统稳定运行的影响；报道了这些运行参数选择和优化结果.该超滤系统和多介质过滤器合并的运行直接吨水成本约0.24元.该工程运行参数对设计和运行自来水系统具有借鉴意义.
关键词:
黄河水
,
饮用水
,
超滤膜
,
改性
,
聚砜
刘海
,
高保娇
,
孙世雄
膜科学与技术
doi:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2015.01.020
首先使用氯甲基化试剂使聚砜(PSF)得以氯甲基化,制得氯甲基化聚砜(CMPSF),然后流延成膜,制得CMPSF铸膜,在此基础上使CMPSF膜与乙二胺(EDA)反应,得到表面键合有EDA的氨基化膜AMPSF.在水溶液体系中加入过硫酸盐,构建氨基/过硫酸盐(-NH2/S2O82-)表面引发体系,使对苯乙烯磺酸钠(SSS)在基膜AMPSF表面发生接枝聚合,制得了接枝膜PSF-g-PSSS.较深入地考察了主要因素对膜接枝过程的影响,优化了接枝聚合条件.采用红外光谱(FTIR)、光学显微镜(OM)及称重等法对接枝膜PSF-g-PSSS进行了表征.最后,考察研究了接枝膜对抗蚜威和阿特拉津两种含氮杂环农药化合物的吸附特性.实验研究结果表明,采用-NH2/S2O82-表面引发体系,可以顺利地实施SSS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,适宜的接枝聚合温度为70℃,溶液中适宜的过硫酸盐浓度为单体质量的0.3％.在适宜的条件下可制得PSSS接枝度为1.23mg/cm2的接枝膜.凭借强烈的静电相互作用,功能接枝膜PSF-g-PSSS对抗蚜威和阿特拉津两种含氮杂环农药可产生强烈的吸附作用.
关键词:
聚砜
,
接枝膜
,
对苯乙烯磺酸钠
,
表面引发
,
接枝聚合
,
农药残留物
