膜科学与技术杂志2022年第4期
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- U型PEBA中空纤维渗透汽化膜组件及其优先透醇性能
- 以聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维超滤膜为基膜，构建了具有U型结构的中空纤维膜组件。采用浸渍-提拉法将聚醚酰胺嵌段共聚物（PEBA）组装到PVDF膜表面，获得了具有优先透醇性能的PEBA/PVDF中空纤维渗透汽化复合膜。分析和表征了组装前后PVDF膜表面的形貌和化学性质，研究了PEBA质量分数、干燥温度、干燥时间和提拉速率等制备条件对复合膜性能的影响，考察了进料温度和进料流速等操作条件的影响。此外，考察了具有U型结构的PEBA/PVDF中空纤维渗透汽化复合膜的稳定性以及对ABE发酵液模拟体系的分离性能。结果表明，PEBA/PVDF中空纤维复合膜在分离1 %（质量分数）正丁醇/水体系时，渗透通量为2720 g/（m2·h)，分离因子为17.38，表现出良好的优先透醇渗透汽化性能。
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- 高性能内压式中空纤维纳滤膜的制备及其性能
- 纳滤（NF）膜在海水软化和废水回收利用等方面已经被广泛应用。内压式中空纤维（HF）NF膜因其填充密度大、皮层不易被破坏等特点具有广阔的发展前景。以自制的聚砜（PSf）HF超滤（UF）膜为基膜，采用界面聚合（IP）法，分别以哌嗪（PIP）和均苯三甲酰氯（TMC）为水相和油相单体，以十二烷基硫酸钠（SDS）和三乙胺（TEA）为水相添加剂，在基膜内表面完成IP反应，制备出内压式HFNF膜。考察了水相流速、氮气吹扫时间、PIP浓度以及TEA浓度对内压式HFNF膜分离性能的影响。结果表明，最优条件下制备的内压式HFNF膜在0.4 MPa的测试条件下，对于2000 mg/L的硫酸钠（Na2SO4）溶液中的Na2SO4截留率可达97.3%，水渗透率达93 L/（m2 h MPa）；对于2000 mg/L的硫酸锌（ZnSO4）、硫酸锰（MnSO4）溶液中的ZnSO4、MnSO4的截留率均达到93%以上。所制备的内压式HFNF膜有良好的耐污染性能和耐氯性能。
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- MIL-53填充PEBA混合基质膜界面相容性的分子模拟
- 混合基质与高分子间界面相容性的优劣，是决定混合基质膜分离性能的关键因素之一。现有实验手段，无法在分子水平空间尺度下可视化表征混合基质与高分子间的界面相互作用。因此，本研究采用分子动力学的手段，首先模拟了不同相对分子质量聚醚嵌段聚酰胺（PEBA）基质的结构性质，如密度、XRD等，并与文献的相关数据进行比较，结果显示计算值与实验值接近，表明了力场参数的合理性。随后，计算了PEBA基质的分子模型在良溶剂糠醛及不良溶剂水中的溶胀，计算结果与实验结果具有一致性，说明了模型和方法的合理性。进而，模拟计算了PEBA基质与金属有机框架MIL-53的界面相容性。结果表明，不同孔尺寸的MIL-53与PEBA接触时，通过无机-有机界面的可视化分析，得知PEBA与宽孔MIL-53及窄孔MIL-53皆不会形成界面缺陷，表明两者具有良好的界面相容性。此外，宽孔MIL-53与PEBA接触时，PEBA分子链会进入MIL-53的孔道中；而窄孔的MIL-53与PEBA接触时，PEBA仅停留在MIL-53表面而无法进入MIL-53的孔道中，提示MIL-53的呼吸效应会影响混合基质膜的分离性能
