膜科学与技术杂志2024年第6期
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- 离子型聚酰亚胺膜制备及其镁锂分离性能
- 以二氨基二苯并-14-冠-4（DAB14C4）、2-（3,5-二氨基苯基）-苯并咪唑（DABI）与4,4-六氟异丙基邻苯二甲酸酐（6FDA）为单体，通过缩聚反应、季铵化反应、离子交换反应制备了一种新型聚酰亚胺聚合物.采用NIPS法制备聚合物多孔膜，并进行离子扩散实验.结果表明，成功合成冠醚-咪唑基离子型聚酰亚胺（PI-C-IL-NTf2），其冠醚固载量为0.97 mmol/g，咪唑固载量为0.51 mmol/g，NTf-2阴离子取代度为72%，分子量为30 000，玻璃化转变温度为170.1℃.制备的聚合物多孔膜结构为上层致密，支撑层为均匀贯穿的通孔；平均孔径为(8.95±0.4) nm，孔隙率为(74.8±0.7)%，机械强度为5.2 MPa，纯水接触角为71.2°，纯水渗透率为285 L/(m2·h·MPa).多孔膜对Li+和Mg2+渗透速率分别为0.258和0.0455 μm/s，Li/Mg分离因子为9.49.
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- 侧链型氟掺杂聚(对三联苯哌啶)阴离子交换膜的制备
- 作为阴离子交换膜燃料电池(Anion exchange membrane fuel cell, AEMFC)核心部件，阴离子交换膜(Anion exchange membrane, AEM)存在离子电导率和溶胀之间的trade-off效应，以及机械性能不足的问题，阻碍其商业化应用.本研究通过合成侧链氟原子分别位于多阳离子侧链末端苯环的邻位、间位和对位的3种疏水性侧链型AEM，探究含氟基团位于不同位置对AEM性能影响.其中，侧链氟原子位于多阳离子侧链末端苯环邻位的PTF6-PTPQ2F具有低溶胀(7.13%, 80 ℃)和高离子电导率(165.79 mS/cm, 80 ℃)的特性，且其能够在较苛刻的碱性环境中维持高离子电导保留率(92.42%, 80 ℃, 2 mol/L NaOH, 1 500 h).此外，PTF6-PTPQ2F在单电池功率密度(990 mW/cm2, 80 ℃)以及耐久性方面均具有优势.相对于PTF6-PTPQ3F和PTF6-PTPQ4F，PTF6-PTPQ2F的各项性能较好.
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- 基于交联分子改性的抗污染超滤膜研制
- 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），两者在铸膜液中发生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，在0.1 MPa测试压力下纯水通量相较于原膜提升了近4倍，BSA截留率提升到98%.
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- 高盐有机废水超滤处理的膜污染机制和分离效果研究
- 高盐有机废水处理是目前行业重点、难点问题，超滤技术已广泛应用于去除高盐有机废水中的有机污染物，但高盐环境下超滤膜污染的形成机制尚不清晰.本研究以腐殖酸（HA）和牛血清蛋白（BSA）为代表污染物，探究了NaCl、Na2SO4、Na3PO4高盐环境对超滤膜污染形成及有机物分离效果的影响.结果表明，由于Na+的静电屏蔽效应，HA和BSA表面电位和分子尺寸显著增大，而阴离子对于Na+屏蔽具有削弱作用，且阴离子价态越高，削弱作用越强.3种高盐环境均加剧了HA膜污染形成，而NaCl和Na2SO4减弱了BSA膜污染形成.膜污染层表面出现了大量块状颗粒，且随着阴离子价态升高，颗粒形态更规整、大小更均一.高盐环境下膜对有机污染物截留率显著下降，对于高盐有机废水处理产生不利影响.
