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膜科学与技术 2017年第5期37卷 36-41页

作者：袁晓彤郭东岳王暄吕晓龙张利娟天津工业大学生物化工研究所省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387

针对膜生物膜反应器(Membrane Biofilm Reactor,MBfR)研究中疏水性微孔膜氧传质性能不佳等问题,采用自聚合法(多巴胺为单体)对自制疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行表面改性,并选用高碘酸钠(Sodium Periodate,SP)为氧化剂,研究氧化... 详细信息

针对膜生物膜反应器(Membrane Biofilm Reactor,MBfR)研究中疏水性微孔膜氧传质性能不佳等问题,采用自聚合法(多巴胺为单体)对自制疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行表面改性,并选用高碘酸钠(Sodium Periodate,SP)为氧化剂,研究氧化剂SP投加对于多巴胺自聚合过程、改性膜性能及稳定性的影响.研究结果表明,与未投加SP相比,投加SP能够通过加速多巴胺的自聚合及聚多巴胺在膜表面的沉积,大大缩短多巴胺表面改性时间(自24h降至6h),同时获得适用于MBfR技术的机械性能、亲水性能、氧传质性能良好的多巴胺改性膜,改性膜接触角自原膜76.5°降低至33.4°,氧总转移系数自原膜0.78×10^(-2) min^(-1)提高为1.58×10^(-2) min^(-1)(原膜的2.03倍).此外SP的投加还可以提高改性膜在极性溶液、强酸、强碱中的稳定性,投加SP改性膜在丙酮、0.1mol/L HCl及0.1mol/L NaOH中的稳定性较未投加SP改性膜分别提高了96.5%,85.1%与48.8%.

关键词：膜生物膜反应器疏水膜多巴胺自聚合氧化剂高碘酸钠氧气传质性能

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多巴胺氧化聚合膜表面改性技术研究进展

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膜科学与技术 2021年第1期41卷 152-159页

作者：田欣欣王暄彭维吕晓龙于越袁晓彤分离膜与膜过程国家重点实验室天津工业大学环境科学与工程学院天津300387

近年来,以多巴胺(Dopamine,DOPA)为代表的仿生贻贝物质因其在膜表面改性过程中的简易性、普适性及良好的后功能化潜力而在复合膜制备领域备受关注.虽然DOPA在有氧的弱碱性水溶液中能够自聚合生成聚多巴胺(Polydopamine,PDA),但存在自聚... 详细信息

近年来,以多巴胺(Dopamine,DOPA)为代表的仿生贻贝物质因其在膜表面改性过程中的简易性、普适性及良好的后功能化潜力而在复合膜制备领域备受关注.虽然DOPA在有氧的弱碱性水溶液中能够自聚合生成聚多巴胺(Polydopamine,PDA),但存在自聚合缓慢等问题,加入氧化剂可显著提高自聚合速率.本文重点综述了过硫酸铵、高碘酸钠等氧化剂对于DOPA自聚合过程以及复合膜PDA聚合层稳定性、耐污染性能等的影响,并简要介绍了DOPA氧化自聚合膜表面改性技术在膜生物膜反应器(Membrane biofilm reactor,MBfR)领域中的研究现状,通过该技术有望获得具有良好的氧传质性能、生物亲和性以及耐污染性能的复合膜,在MBfR领域具有良好的应用前景.

关键词：多巴胺自聚合膜表面改性氧化剂膜生物膜反应器

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静电纺丝法制备聚丙烯酸类超吸水纤维及其应用

静电纺丝法制备聚丙烯酸类超吸水纤维及其应用

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作者：顾婧苏州大学

学位级别：硕士

有机染料被认为是水污染的主要来源,有机染料废水的处理越来越受到人们的重视。研究了自制的聚丙烯酸-丙烯酰胺/聚乙烯醇@聚多巴胺(PAA-AM/PVA@PDA)复合材料对水溶液中有机染料甲基蓝的吸附性能。由于静电纺纳米纤维具有超高比表面积,... 详细信息

有机染料被认为是水污染的主要来源,有机染料废水的处理越来越受到人们的重视。研究了自制的聚丙烯酸-丙烯酰胺/聚乙烯醇@聚多巴胺(PAA-AM/PVA@PDA)复合材料对水溶液中有机染料甲基蓝的吸附性能。由于静电纺纳米纤维具有超高比表面积,以及聚多巴胺含有丰富的“粘附”官能团等特点,制备的膜材料对甲基蓝表现出高效的吸附性能,重复使用性能好,使其在有机染料废水处理方面具有潜在的应用前景。通过水溶液聚合法和静电纺丝技术相结合的方式,制备了 PAA-AM/PVA超吸水纳米纤维膜。研究发现,水溶液聚合反应的转速会严重影响聚丙烯酸-丙烯酰胺/聚乙烯醇高聚物的分子量和分子量分布。粘度、表面张力、电导率在合适范围内的高聚物溶液可以作为静电纺丝的纺丝液。初生纤维在经过热处理以后,原先贯穿在PAA-AM分子链间的PVA与PAA-AM以及交联剂之间发生了交联反应,纤维的吸湿性能随着热处理温度和时间的变化而变化。PAA-AM/PVA超吸水纳米纤维膜具有良好的吸湿性能和吸附甲基蓝的能力,但重复使用性能差。在制备PAA-AM/PVA超吸水纳米纤维膜的基础上,利用多巴胺自聚合法,制备PAA-AM/PVA@PDA复合材料,PAA-AM/PVA@PDA-3对甲基蓝的饱和吸附量可达426.7mg/g,经历五次循环吸附后,饱和吸附量仍然可达375.7mg/g,具有良好的重复使用性能。PAA-AM/PVA@PDA对甲基蓝的吸附符合Langmuir吸附等温线模型和准二级动力学方程,该吸附过程为自发的放热反应。由扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、X-射线光电子能谱(XPS)的分析结果可知,聚多巴胺成功包覆在PAA-AM/PVA上。

关键词：静电纺丝超吸水纳米纤维多巴胺自聚合甲基蓝

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超级铁素体不锈钢表面超疏水结构的制备及其耐腐蚀性能

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材料研究学报 2021年第1期35卷 7-16页

作者：张大磊魏恩泽荆赫杨留洋豆肖辉李同跃中国石油大学(华东)材料科学与工程学院青岛266580

将多巴胺的自发聚合反应与低表面能物质ODA和PFDT结合,在超级铁素体不锈钢表面制备了均匀致密的超疏水薄膜。用水雾凝聚实验、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)等手段表征了涂层修饰前后的润湿性、表面形貌以及化学结构,并使用... 详细信息

将多巴胺的自发聚合反应与低表面能物质ODA和PFDT结合,在超级铁素体不锈钢表面制备了均匀致密的超疏水薄膜。用水雾凝聚实验、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)等手段表征了涂层修饰前后的润湿性、表面形貌以及化学结构,并使用三电极体系电化学工作站测试了超级铁素体不锈钢表面修饰前后涂层的阻抗谱和极化曲线。结果表明:修饰前超级铁素体不锈钢涂层表现为亲水性,修饰后表面有超疏水薄膜的超级铁素体不锈钢具有更低的腐蚀电流密度和更高的涂层电阻,修饰处理能明显提高超级铁素体不锈钢涂层的防腐蚀性。在涂层表面形成的超疏水膜具有"微纳米结构空气谷",阻碍了强腐蚀性氯离子在溶液与固体界面间的扩散和迁移界面电化学反应腐蚀产物的脱落与溶解,提高了电荷转移电阻,降低了电流腐蚀密度,从而提高了涂层的防腐蚀性。

关键词：材料失效与保护超疏水薄膜多巴胺自聚合超级铁素体不锈钢腐蚀行为

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全钒液流电池用氮掺杂碳基电极的研究

全钒液流电池用氮掺杂碳基电极的研究

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作者：武岚涛清华大学

学位级别：硕士

全钒液流电池(简称为钒电池)因其具有容量大、寿命长、安全性好、环境友好等优点,成为近年来最受关注的大规模储能设备之一。电极是钒电池关键材料之一,其性能直接决定了钒电池的能量转化效率和功率密度。现阶段,钒电池中使用最广泛的... 详细信息

全钒液流电池(简称为钒电池)因其具有容量大、寿命长、安全性好、环境友好等优点,成为近年来最受关注的大规模储能设备之一。电极是钒电池关键材料之一,其性能直接决定了钒电池的能量转化效率和功率密度。现阶段,钒电池中使用最广泛的电极材料是具有三维多孔结构的石墨毡。然而,原始石墨毡较差的电化学活性和电解液浸润性限制了钒电池性能的提升。本论文中采用氮掺杂的方法对石墨毡进行改性,得到了高活性的石墨毡复合电极,并利用完善后的电极评价方法对复合电极的电化学活性进行了评估。对电极测试所用的三电极装置进行了改良,使其测试结果更加真实准确。对CV测试中电极面积和厚度的影响进行了分析,发现将体电流密度作为CV测试评估指标能更全面的反映电极的电化学活性。通过改变电化学测试电压,对钒电池中副反应的影响进行了研究。结果表明,当CV测试中电压范围过大时,待测电极表面会发生析氧或析氢副反应,对电极造成破坏并直接影响测试结果。当电池运行中充电截止电压过高时,正负极电极表面同样会有副反应发生,加速电池容量的衰减。对实验结果综合分析后,最终选定0.5.2 V和-0.70.3 V分别作为正极和负极CV测试电压范围,选择1.6 V为电池充电截止电压,从而避免副反应对电极测试和电池运行的影响。采用多巴胺自聚合的方法将聚多巴胺直接包覆在石墨毡纤维表面,随后经过高温炭化过程,得到氮掺杂碳纳米球修饰石墨毡复合电极(NCS/GF)。对复合电极进行了多种理化表征,探究氮掺杂对石墨毡电极的作用效果以及对钒离子反应的催化机理。结果表明,复合电极的电化学可逆性和电解液浸润性要明显高于原始石墨毡电极。对XPS测试结果分析可知,氮掺杂引入的含氮官能团增加了电极表面的缺陷和空位,同时为钒离子反应提供了大量的反应活性位点,极大的提高了电极的物质传输速率和电催化效率。单电池测试结果显示复合电极在5000 m A cm-2的电流密度下均表现出远高于原始石墨毡的能量效率及容量保持率。复合电极电池在150 m A cm-2的高电流密度下经过343次循环后,放电容量保持率才降到50%以下。同时电池能量效率仍保持在69.4%,远高于原始石墨毡的60.3%。此外,复合电极在-150 oC的宽温度范围内均表现出较高的能量效率且电化学性能稳定。

关键词：全钒液流电池石墨毡电极电极评价多巴胺自聚合氮掺杂

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