王镭
,
曹兵
,
张盼
,
耿玉婷
,
罗婷
,
王丽芳
,
潘凯
高分子材料科学与工程
doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2016.11.021
高浓度含油污水处理困难,而利用亲水性膜有望实现高效处理.利用臭氧活化接枝丙烯酸侧链的PVDF材料通过非溶剂致相转化法制备了亲水性超滤膜,并用于高浓度含油污水处理.结果表明,分离过程分为破乳阶段和筛分阶段.在破乳阶段,孔径无明显影响,亲水性强的膜具有较高的通量和截留率,并在进料侧产生较多的浮油,且进入筛分阶段较早.在筛分阶段,孔径越大的膜通量越高而截留率越低.这种亲水性超滤膜能将初始浓度为108 g/L的含油污水浓缩到390 g/L,截留85％的煤油,平均通量为114.5 L/(m2·h).
关键词:
聚偏氟乙烯
,
亲水改性
,
接枝聚合
,
丙烯酸
,
油水分离
李海柱
,
曹兵
,
淡宜
,
潘凯
高分子材料科学与工程
刺激响应性分离膜的制备及研究是近年来的热点,其在生物传感器、选择性分离、药物可控释放等领域具有广阔的应用前景。文中综述了等离子处理引发接枝,紫外光引发接枝,化学热引发接枝和可控活性接枝等四种主要的接枝方法在高分子分离膜表面的接枝改性研究进展,主要围绕具有刺激响应性功能的分离膜的制备研究进行介绍,对存在的问题进行了讨论,并阐述了刺激响应性分离膜的发展方向。
关键词:
表面接枝
,
刺激响应性分离膜
,
温度响应性
,
pH响应性
梁斌
,
曹兵
,
王宏来
,
潘凯
高分子材料科学与工程
采用聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺丝膜作为纳米纤维支撑层,用顺丁烯二酸(MA)对聚乙烯醇(PVA)进行交联作为致密分离皮层,制备了复合渗透汽化膜.通过傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、纯水接触角测试(WCA)等测试手段对复合膜的分离皮层和支撑层的结构和形貌进行了表征.结果表明,当纺丝液质量分数为17％、纺丝电压为25kV及纺丝接收距离为15cm时,可以得到纤维直径分布较窄,且主直径为150nm的纳米纤维支撑层.通过MA对PVA进行交联,改善了膜的耐水性能,当羧基与羟基的物质的量比为1∶5时,膜的溶胀度降低到11.8％.最终制得的MA-PVA/PVDF nanofiber 复合结构渗透汽化膜,其分离皮层厚度为10μm左右.通过分离性能测试表明,复合纳米纤维渗透汽化膜对NaCl具有优异的脱除效果,脱除效率可以达到99％以上.
关键词:
渗透汽化
,
静电纺丝
,
纳米纤维
,
脱盐
张晓玮
,
曹兵
,
刘雷
,
潘凯
高分子材料科学与工程
首先利用再生纤维素膜表面的羟基与2-溴异丁酰溴进行反应,引入原子转移自由基聚合(ATRP)所需的大分子引发剂,然后在膜表面可控接枝具有批pH敏感性的聚丙烯酸.通过X光电子能谱仪(XPS)、红外光谱测试(FT-IR),扫描电子显微镜(SEM)表征了膜的表面结构与形貌,证明已成功接枝上丙烯酸.采用膜通量测试研究了接枝膜对pH值的敏感性.实验结果证明,膜表面的接枝聚合具有一定可控性,pH敏感性的功能化可通过原子转移自由基聚合(ATRP)来设计.
关键词:
再生纤维素膜
,
原子转移自由基聚合
,
pH敏感性
,
聚丙烯酸
顾红霞
,
潘凯
,
董泽刚
,
曹兵
膜科学与技术
以聚丙烯腈静电纺丝膜为基膜,哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)为单体,采用界面聚合法制备新型的复合纳滤膜,并对其性能进行了表征.实验重点研究了界面聚合中参加反应单体的浓度对界面聚合的影响.并用表面全反射红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电镜(SEM)分别对界面聚合前后膜表面化学组成和膜表面、断面的微观结构进行了表征.最后还对复合膜的分离性能进行了测试,在0.3 MPa、25℃条件下,膜的纯水通量为14 L/(m2· h),复合膜对2 000 mg/L NaCl和Na2 SO4以及10 mg/L的固绿和甲基橙小分子的截留率分别为27.92％、95.13％、93.59％和95.81％,达到了纳滤分离级别.
关键词:
界面聚合
,
复合纳滤膜
,
静电纺丝膜
赵强
,
潘凯
,
王镭
,
曹兵
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2011.02.015
通过臭氧处理,聚偏氟乙烯(PVDF)表面产生活性基团,经热引发自由基聚合成功将亲水性聚丙烯酸链接枝在PVDF上,然后使用干湿法纺丝制备中空纤维.使用红外,SEM,接触角测试仪与通量测试仪表征样品.本文主要研究臭氧处理时间对中空纤维亲水性的影响.结果表明,相对纯PVDF中空纤维,改性后的中空纤维具有特殊的形貌结构,较低的水接触角和较高的纯水通量.
关键词:
中空纤维
,
臭氧
,
亲水性
,
干湿法纺丝
潘凯
,
姜敏
,
陈磊
,
曹兵
高分子材料科学与工程
首先对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)径迹-刻蚀膜表面用乙二胺进行胺化处理,然后与2-溴异丁基溴反应,引入原子转移自由基聚合(ATRP)所需的大分子引发剂,最后在膜表面可控接枝具有pH和温度双重敏感性的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA).通过X光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换全反射红外光谱(ATR-FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)及膜通量测试对接枝膜进行了表征.实验结果证明,通过ATRP反应成功将DMAEMA接枝到膜表面且接枝量随接技时间延长而增加,膜通量在pH=4及40℃左右会有明显变化,该膜被赋予了PDMAEMA所具有的pH及温度响应性.
关键词:
原子转移自由基聚合
,
甲基丙烯酸二甲氨基乙酯
,
pH敏感性
,
温度敏感性
胥建美
,
曹兵
,
谢泓辉
,
潘凯
高分子材料科学与工程
采取两步法制备了聚酰亚胺(PI)纳滤膜.由于回液相转化法是制备纳滤膜最为广泛应用的方法,为改善加工工艺,文中在固液相转化前首先进行了凝胶化处理,然后再经过相转化制备了一系列聚酰胺酸(PAA)纳滤膜,最后通过化学亚胺化形成PI纳滤膜.XRD结果显示,PAA膜在19°左右显示出较尖锐的反射峰,不同溶剂对PAA诱导结晶产生凝胶结构的能力不同,其诱导PAA结晶的能力强弱关系为N-甲基吡咯烷酮(NMP) ＞N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)＞N,N-二甲基甲酰胺(DMF),此步中凝胶强弱会导致其膜结构与性能的很大变化.使用NMP为溶剂并经过凝胶化处理的PAA膜具有最高通量和截留率,分别为98 L/(m2·h)和98％.化学亚胺化会使膜结构前后发生改变,PI膜的皮层变致密,并导致通量变小.
关键词:
聚酰亚胺
,
纳滤膜
,
凝胶化
张正府
,
曹兵
,
潘凯
,
孟庆函
膜科学与技术
在卷式膜组器平行流道中,利用计算流体力学(CFD)方法研究了横向网丝间距对流体流动的影响.在横向网丝间距依次为1.333 mm、2 mm、4 mm的3种平行流道中,分别考察了流体的速度和压力分布,并且分析了膜通量与压降之间的关系.模拟结果表明:平行流道中横向网丝间距对流体流动有着重要的影响,横向网丝间距为2 mm的流道是较好的流道,因为它能够较好地平衡膜通量与压降之间的关系.
关键词:
卷式膜组器
,
平行流道
,
计算流体力学
,
横向网丝间距
王文才
,
韩炳强
,
曹兵
,
赵静
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2010.03.012
利用臭氧的强氧化性,对溶解在N-甲基吡咯烷酮中的聚偏氟乙烯进行处理引入过氧基团,然后通过热引发接枝聚合亲水性聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA),通过相转变法(phase inversion)制备具备亲水特性的PVDF分离膜.通过红外光谱、热重分析和接触角测试对接枝改性后的聚偏氟乙烯的结构和性能进行表征.红外光谱显示在1 734 cm-1处出现PEGMA的特征吸收峰,表明已成功接枝上PEGMA.接枝后的PVDF膜接触角降低到42°,表现出很好的亲水性;同时研究了接枝条件对改性膜亲水性的影响,随接枝单体浓度增加其亲水性增大;改性前后的聚偏氟乙烯膜的表面形貌通过扫描电子显微镜(SEM)分析表明,在相同成膜条件下改性后分离膜表面形貌发生很大变化,改性后制备的分离膜有较大的膜孔出现;水通量测试和牛血清蛋白吸附实验进一步表明,接枝改性可以明显改善PVDF分离膜的亲水性和抗污染性能.
关键词:
聚偏氟乙烯
,
聚乙二醇甲基丙烯酸酯
,
接枝共聚合
,
臭氧
,
亲水性
