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不同金属离子交联的海藻酸盐水凝胶过滤膜性能研究

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中国科学：技术科学 2024年第8期54卷 1577-1585页

作者：杨振浩陈以胜林泽洪乙丹严千语程乐天杨婧郑涵祺赵孔银天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387 天津武警特色医学中心天津300180

以海藻酸钠(NaAlg)为原料,通过Ca^(2+)、Cu^(2+)、Ba^(2+)和Zn^(2+)水溶液交联Na Alg制备了四种水凝胶过滤膜.通过扫描电子显微镜(SEM),傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和热重分析仪(TG)对四种膜进行了表征测试.研究了四种膜的机械性能、在生... 详细信息

以海藻酸钠(NaAlg)为原料,通过Ca^(2+)、Cu^(2+)、Ba^(2+)和Zn^(2+)水溶液交联Na Alg制备了四种水凝胶过滤膜.通过扫描电子显微镜(SEM),傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和热重分析仪(TG)对四种膜进行了表征测试.研究了四种膜的机械性能、在生理盐水中的溶胀性能以及对四种无机盐和五种染料的截留性能.用分子动力学模拟分析了其孔径分布和截留机理.结果表明,海藻酸铜(CuAlg)和海藻酸钡(BaAlg)水凝胶过滤膜具有更好的力学性能、抗溶胀性能和染料/盐分离性能.海藻酸盐水凝胶过滤膜制作方法简单,原料绿色可再生且不使用有机溶剂,在染料脱盐等领域具有良好的应用前景.

关键词：海藻酸盐水凝胶过滤膜染料脱盐分子动力学模拟金属离子交联

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耐溶剂聚酰亚胺/聚醚酰亚胺复合纳滤膜的制备及其性能

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天津工业大学学报 2024年

作者：丁晓莉崔浩然张良范晓倩程显昀赵红永天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室

为了提升纳滤膜在有机溶剂体系使用过程中的耐受性，选用O，O'-二 (2-氨基丙基) 聚丙二醇-嵌段-聚乙二醇-嵌段-聚丙二醇和均苯四甲酰氯作为两相单体，在聚醚酰亚胺超滤基膜上发生界面聚合反应制备耐溶剂复合纳滤膜，再选用O，O'-二 (2-... 详细信息

为了提升纳滤膜在有机溶剂体系使用过程中的耐受性，选用O，O'-二 (2-氨基丙基) 聚丙二醇-嵌段-聚乙二醇-嵌段-聚丙二醇和均苯四甲酰氯作为两相单体，在聚醚酰亚胺超滤基膜上发生界面聚合反应制备耐溶剂复合纳滤膜，再选用O，O'-二 (2-氨基丙基) 聚丙二醇-嵌段-聚乙二醇-嵌段-聚丙二醇作为交联剂对复合膜进行交联改性处理。将交联膜浸泡在丙酮溶剂中以探究交联膜的耐溶剂性能。结果表明：复合纳滤膜被成功交联改性，且交联后膜表面的致密程度增加；亲水性也有所提升，接触角下降29%。交联前，丙酮溶胀后膜截留率下降70%，交联后膜截留率仅仅下降5%，纳滤膜的耐溶剂性能有很大提升。

关键词：耐溶剂纳滤膜界面聚合交联改性

树枝状磺化聚醚砜纤维基复合固态电解质的制备及其性能

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纺织学报 2024年第3期45卷 1-10页

作者：杨琪邓南平程博闻康卫民天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387

为解决应用于全固态锂金属电池中固态有机电解质离子电导率较低和力学性能较弱的问题,采用静电纺丝技术制备了树枝状磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维膜,将其与聚氧化乙烯(PEO)结合制备复合固态电解质,并应用于全固态锂金属电池中。探讨了纺丝... 详细信息

为解决应用于全固态锂金属电池中固态有机电解质离子电导率较低和力学性能较弱的问题,采用静电纺丝技术制备了树枝状磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维膜,将其与聚氧化乙烯(PEO)结合制备复合固态电解质,并应用于全固态锂金属电池中。探讨了纺丝工艺对纳米纤维形貌的影响,在最佳的静电纺丝工艺参数下,研究了SPES纳米纤维膜对复合固态电解质结晶度、离子电导率、力学性能以及电化学性能的影响。结果表明:在四丁基六氟磷酸铵质量分数为2%,静电纺丝电压为30 kV,接收距离为15 cm时,制备的树枝状SPES纳米纤维膜具有最好的形貌,将PEO浇筑在该纳米纤维膜上获得的复合固态电解质其离子电导率为8.13×10^(-5)S/cm(30℃),断裂强度为5.1 MPa,且可使对称电池在0.1 mA·h/cm^(2)下稳定循环198 h,使LiFePO_(4)/Li电池在循环400圈后仍保持着128.6 mA·h/g的放电比容量;SPES纳米纤维膜因破坏PEO的结晶区且能构成三维离子传输路径,不仅提高了复合固态电解质的离子电导率,还使复合固态电解质具有优异的力学强度,可满足高性能全固态锂金属电池的应用需求。

关键词：复合固态电解质锂金属电池静电纺丝磺化聚醚砜纤维聚氧化乙烯纳米纤维

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基于交联分子改性的抗污染超滤膜研制

膜科学与技术 2024年

作者：杜致尧厍景国管旺旺闫弘津武春瑞吕晓龙天津工业大学材料科学与工程学院省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室

针对聚醚砜（PES）超滤膜固有的疏水性而导致的膜污染、分离性能下降等问题，设计了便捷高效的“亲水交联网络”策略。在PES溶解过程中加入3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）和聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE），两者在铸膜液中发成原位开... 详细信息

针对聚醚砜（PES）超滤膜固有的疏水性而导致的膜污染、分离性能下降等问题，设计了便捷高效的“亲水交联网络”策略。在PES溶解过程中加入3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）和聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE），两者在铸膜液中发成原位开环反应生成长链分子（A-P）。之后在相转化过程中引发A-P分子水解缩合生成Si-O-Si化学交联点构建亲水交联网络，制备了PES超滤膜。重点探究了A-P含量对PES膜结构和性能的影响，结果表明：随着A-P分子含量的增加，PES膜亲水性明显提升，孔径增大，最可几孔径占比增加，纯水通量相较于原膜提升了近4倍，BSA截留率提升到98%。

关键词：聚醚砜超滤膜原位开环交联网络抗污染

基于纤维素凝胶层修饰的高通量分离膜及其染料/盐分离性能研究

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膜科学与技术 2024年

作者：张子旭杨景林立刚唐峰铃马文松刘子天王启莹尚惠阳吴昊天津工业大学材料科学与工程学院省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室

纺织工业产生的大量含盐染料废水已成为全球的环境问题之一，因此，迫切需要具有高通量的染料/盐选择性分离膜进行废水处理。本研究采用非溶剂致相分离法（NIPS）制备聚偏氟乙烯（PVDF）基膜，通过多巴胺和羧甲基纤维素共沉积反应在膜... 详细信息

纺织工业产生的大量含盐染料废水已成为全球的环境问题之一，因此，迫切需要具有高通量的染料/盐选择性分离膜进行废水处理。本研究采用非溶剂致相分离法（NIPS）制备聚偏氟乙烯（PVDF）基膜，通过多巴胺和羧甲基纤维素共沉积反应在膜表面引入羧甲基纤维素，然后利用层层交联的方式在膜表面构建了具有三维网络结构的羧甲基纤维素凝胶层，在凝胶层制备过程中原位引入无机银纳米粒子，银纳米粒子能够起到骨架支撑的作用，避免了压力下凝胶层的坍塌，功能凝胶层的构建同步提升膜的渗透性能及选择性。实验发现，当羧甲基纤维素浓度为1 mg/ml时所制备的M-CMC-Ag膜各方面性能较优，其水通量达到了275.11 L·m-2·h-1，在不同浓度的染料/盐二元体系（刚果红/NaCl混合液）分离测试中，M-CMC-Ag膜对染料的截留率高达95%以上，并且对于无机盐的截留低于9.5%。在染料溶液的循环测试中，M-CMC-Ag膜的稳定性良好，对循环测试的刚果红溶液维持了高于285 L·m-2·h-1的渗透通量。

关键词：亲水改性多巴胺羧甲基纤维素凝胶层染料/盐分离

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界面聚合法制备低压中空纤维纳滤复合膜

膜科学与技术 2024年第2期44卷 80-88页

作者：张梁王涛姚冬雪关悦孟建强天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室材料科学与工程学院天津300387

现有中空纤维纳滤膜在实际应用中能耗较高.采用干湿法纺丝技术制备聚砜(PSf)中空纤维超滤膜作为基膜,分别选用哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)为水相单体和有机相单体,通过界面聚合工艺的优化,成功制备了低压中空纤维纳滤膜.用扫描电子显... 详细信息

现有中空纤维纳滤膜在实际应用中能耗较高.采用干湿法纺丝技术制备聚砜(PSf)中空纤维超滤膜作为基膜,分别选用哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)为水相单体和有机相单体,通过界面聚合工艺的优化,成功制备了低压中空纤维纳滤膜.用扫描电子显微镜和原子力显微镜对膜表面形貌进行表征,用傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪分析膜表面的化学结构和元素组成,测试了复合膜的表面水接触角、Zeta电位、截留分子量和孔径分布,研究了单体浓度、界面聚合反应时间以及测试压力对复合膜性能的影响并确定了最佳的工艺条件.结果表明,优化的低压中空纤维纳滤膜具有低交联度的聚酰胺功能层,在0.2 MPa的测试压力下,纯水通量达到(16.0±0.4)L/(m^(2)·h),对质量浓度为1 g/L的盐溶液的截留率为Na_(2)SO_(4)(94.2%±0.9%)>MgSO_(4)(92.2%±0.9%)>MgCl_(2)(51.0%±0.5%)>NaCl(9.5%±0.3%),表现出优异的Na_(2)SO_(4)/NaCl选择性.

关键词：界面聚合纳滤中空纤维膜低压薄层复合膜

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高通量自聚微孔聚酰亚胺富氧膜的制备

膜科学与技术 2024年第3期44卷 21-29页

作者：徐浩刘凌宇刘清潭储家琛李建新马小华天津工业大学材料科学与工程学院省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387

开发高通量富氧膜对空气富氧和原位制氮具有重要意义.本工作以2,4,6-三甲基间苯二胺、4,4′-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐和均苯四甲酸酐为单体,采用高温一步法制备了一种三元聚酰亚胺6FPDM.使用核磁、FTIR、TGA探究了该聚酰亚胺的化... 详细信息

开发高通量富氧膜对空气富氧和原位制氮具有重要意义.本工作以2,4,6-三甲基间苯二胺、4,4′-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐和均苯四甲酸酐为单体,采用高温一步法制备了一种三元聚酰亚胺6FPDM.使用核磁、FTIR、TGA探究了该聚酰亚胺的化学结构和热性能.使用非溶剂诱导相分离法,通过控制铸膜液成分、添加剂、凝固浴温度、相转化时间、刮刀厚度和PMDS涂层等对膜材料的相结构、分离性能进行调控.结果表明,通过控制铸膜液成分和相转化条件(质量分数为15%无水乙醇、质量分数为1%LiNO_(3)、45℃的凝固浴和100μm的刮刀厚度)所制的相转化膜,在经过涂覆后,其氧气的通量达到了96.9 GPU,氧/氮选择性达到了4.3,在膜法富氧方面显示出了非常优异的应用前景.

关键词：聚酰亚胺非对称膜复合膜氧氮分离

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用于碳捕集的气体分离复合膜研究进展

高分子通报 2024年第4期37卷 458-470页

作者：苏尚德祝轩辛清萍叶卉赵莉芝李泓丁晓莉张玉忠天津工业大学材料科学与工程学院省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387

膜分离技术因其选择性高、成本低、绿色无污染等优点在碳捕集领域受到广泛关注。而复合膜由于其超薄的分离层结构,在气体分离上表现出均质膜所不具备的性能优势。本文介绍了膜法气体分离原理以及目前用于碳捕集技术的复合膜材料,综述了... 详细信息

膜分离技术因其选择性高、成本低、绿色无污染等优点在碳捕集领域受到广泛关注。而复合膜由于其超薄的分离层结构,在气体分离上表现出均质膜所不具备的性能优势。本文介绍了膜法气体分离原理以及目前用于碳捕集技术的复合膜材料,综述了国内外用于碳捕集复合膜的应用及其研究进展。最后分析了复合膜在碳捕集领域所面临的挑战和未来的发展方向。

关键词：复合膜碳捕集气体分离应用

CMC/PPy/PVDF复合膜的制备及其染料/盐分离性能

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膜科学与技术 2024年第5期44卷 117-124页

作者：唐峰玲杨杨景张子旭刘子天马文松程琦杨旭徐美娜王启莹尚慧洋吴昊何瑷衫林立刚天津工业大学材料科学与工程学院省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387

在印染废水处理中,如何高效地分离染料/盐废水是一个亟待解决的问题.为实现高效染料/盐选择性分离及提高膜的通量,以聚偏氟乙烯(PVDF)为基膜,在单宁酸辅助下羧甲基纤维素(CMC)凝胶通过层层交联的方式构建稳定的凝胶层以减少膜污染、提... 详细信息

在印染废水处理中,如何高效地分离染料/盐废水是一个亟待解决的问题.为实现高效染料/盐选择性分离及提高膜的通量,以聚偏氟乙烯(PVDF)为基膜,在单宁酸辅助下羧甲基纤维素(CMC)凝胶通过层层交联的方式构建稳定的凝胶层以减少膜污染、提高膜通量,然后在其表面聚合聚吡咯以制备复合膜,进一步提高截留率.重点研究了膜的微观结构、亲水性、荷电性以及染料/盐分离特性及运行稳定性.结果表明,该膜对5种典型染料均具有较高的截留率(>99%)且对纯水保持较高的通量[91.7 L/(m^(2)·h)],膜还具有良好的染料/盐分离性能(染料截留率>99%,盐截留率<6%).

关键词：水凝胶聚吡咯膜分离染料/盐分离

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