膜科学与技术杂志2025年第5期
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- 原位沉积法制备氢取代石墨二炔膜及纳滤性能研究
- 石墨炔因其规整有序的纳米级孔结构和丰富的表面电荷，是制备高精度纳滤膜的理想材料。然而，石墨炔膜的规模化快速制备仍存在挑战。本研究以三乙炔苯(TEB)为单体，在乙醇溶剂中通过均相反应合成氢取代石墨二炔(HsGDY)，并将其原位沉积至聚丙烯腈(PAN)基底表面，仅用5 h制得了HsGDY-PAN复合膜。通过多种表征手段研究了膜的表面形貌、分子结构、官能团组成、亲水性以及荷电性。探究了不同单体浓度对复合膜纳滤性能的影响，并考察了膜的长期运行稳定性。结果表明，当TEB单体浓度为0.6 g/L时，膜的纳滤性能最佳，对刚果红分子截留率高达99.10%，渗透通量为128.7 L/(m2·h·MPa）；对甲基蓝、铬黑T、阿利新蓝的截留率分别为98.25%、98.88%、99.04%，渗透通量通量均在100 L/(m2·h·MPa）以上。在80 h的循环稳定性实验中，膜的截留率和渗透通量没有明显衰减。
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- 晶种溶胶法LTA型分子筛膜的制备及乙醇脱水性能研究
- ?LTA型分子筛膜具有规则骨架、孔道结构和高亲水性，使其在有机溶剂脱水领域受到广泛关注。本研究在200 mm长的大孔α-Al2O3载体上擦涂预先配置的LTA晶种溶胶得到致密的晶种层，并采用二次生长法与低碱度合成母液制备了高性能的LTA膜。重点考察了反应釜有无聚四氟乙烯内衬、晶种溶胶水硅比、晶化时间、合成液陈化时间和烘箱转速对LTA膜形貌与分离性能的影响。在最优条件下制备的LTA膜对于348.15 K 90%（质量分数）乙醇/水体系的分离表现出2.23 kg/(m2·h)的通量，同时分离因子达到了22 050，显示出一定的应用潜力。
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- 聚碳硅烷诱导的复合陶瓷膜的制备及其油水分离研究
- 针对传统陶瓷膜制备工艺复杂、能耗高、分离性能受限等关键问题，本研究提出一种基于聚碳硅烷（PCS）衍生陶瓷与相转化/烧结工艺协同优化的复合陶瓷膜制备策略。以聚砜（PSf）为聚合物基质，氧化铝（Al2O3）为基体材料，PCS为陶瓷前驱体，通过优化N-甲基吡咯烷酮/四氢呋喃（NMP/THF）混合溶剂体系，构建铸膜液。在1 450 ℃烧结过程中，PCS热解生成的二氧化硅（SiO2）与Al2O3原位反应形成莫来石（3Al2O3·2SiO2）晶相，该晶相显著改善了膜材料的微观结构和力学性能。本研究系统探究了溶剂配比及凝固浴组成对膜性能的影响。研究表明，在不同凝固浴条件下制备的复合陶瓷膜具有以下显著优势：具有多孔结构特征；高孔隙率（52%~73%）,优异的抗压强度（18.5~38.2 MPa）以及孔径可调控（90~320 nm）；在处理1 000 mg/L油水乳液时，展现出卓越的分离性能[渗透率13 240~20 540 L/(m2·h·MPa），除油率98.1%~99.4%]；具有突出的抗污染性能，经简易化学清洗即可实现90%的通量恢复率。相较于传统纯Al2O3膜，最优条件下制备的PCS-Al2O3复合陶瓷膜在孔隙率提升54%的同时，抗压强度并未发生明显衰减，其力学性能与纯Al2O3膜相当，成功突破了传统陶瓷膜“高孔隙率与高强度难以兼得”的技术瓶颈。
