关键词： 聚醚砜   亲水性   抗污性   血液相容性   血液净化  

摘要： 聚醚砜(PES)具有优异的抗氧化性、耐腐蚀性、化学稳定性与成膜性,在血液净化领域具有广泛应用。但传统PES固有的疏水性导致其抗污能力差,易造成膜污染、血液相容性差等问题,从而出现凝血或血栓等副作用,影响了PES在血液透析(HD)领域的应用。文章分别从结构改性、接枝改性、共混改性和表面涂覆改性等方面,综述了近年来PES在HD领域中的最新研究成果与发展动态,并展望了HD用PES膜的未来发展趋势。

关键词： 聚酰胺复合正渗透膜   表面改性   氧化石墨烯   有机污染  

摘要： 利用化学偶联的方式将氧化石墨烯(GO)接枝到聚酰胺复合正渗透(TFC-FO)膜表面,成功制备出一种新型GO改性TFC-FO膜.通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪(AIR-FTIR)和固体表面Zeta电位分析仪等表征手段,证明GO成功接枝到膜表面,并通过接枝改性降低了膜面粗糙度,增加了亲水性,并增强了荷负电性.然后,采用去离子水和4 mol/L氯化钠溶液作为进料液和汲取液,进行清水渗透实验,同时选取200 mg/L海藻酸钠为特征污染物进行污染实验.渗透和污染实验结果表明,与未改性的TFC-FO膜相比,GO接枝处理使得改性TFC-FO膜的选择性和抗有机污染能力增强,且在长期污染实验中显示出明显的优势.膜表面污染层的SEM和激光共聚焦显微镜(CLSM)表征结果进一步验证了GO接枝改性确实提升了TFC-FO膜的抗有机污染性能.本研究为TFC-FO膜通过表面改性提升抗有机污染能力提供了一个新思路.

关键词： 单端氨基聚乙二醇   仿生修饰   聚偏氟乙烯膜   抗污染改性  

摘要： 利用聚多巴胺二次功能化法,将单端氨基聚乙二醇(PEG-NH_(2))仿生固定于聚偏氟乙烯膜(PVDF)表面,构建具有优异抗污染性的PVDF膜。利用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜研究了PEG-NH_(2)对PVDF膜表面结构、元素组成等进行表征分析,同时利用接触角、静态蛋白吸附、表面荷电性、动态渗透分离性能等分析了PEG-NH_(2)对PVDF膜表面抗污染性能的影响。结果表明,经过PEG-NH_(2)在PVDF膜表面的仿生修饰,改性膜表面亲水性增强,形成了稳定的抗污染改性层,膜表面粗糙度降低,增强了膜表面亲水性和抑制蛋白黏附性能,同时改性膜渗透分离性能显著提升,在水处理领域展示出潜在的应用前景。

关键词： 建筑环保保温涂层   材料   应用效果  

摘要： 建筑环境中抗污耐划消光涂层在建筑表面温度变化减缓方面可以起到非常关键的效果,是为满足节能环保产品需求和提高建筑节能效益的重大研发成果与应用技术,在新时代中对建材行业的发展有着非常积极的意义。论文中对中国建筑领域环保节能防火涂料的研发和使用情况进行了解析。同时综述了聚乙烯蜡的特点;对聚乙烯蜡装饰涂层领域的应用情况进行介绍,表明聚乙烯蜡作为应用前景广阔的有机中间体,可以应用于不同领域。

关键词： UV硬化涂料   附着力   硬度   耐污   耐磨   辐照能量  

摘要： 选用20份2官能聚氨酯丙烯酸酯、10份15官能聚氨酯丙烯酸酯平衡体系的强度及韧性,3份丙烯酸羟乙酯、12份丙烯酸异冰片酯和5份双季戊四醇六丙烯酸酯作为活性单体对涂层硬度和附着力进行辅助调节,30份乙酸乙酯、20份醋酸丁酯作为溶剂优化涂液施工性,1份流平剂BYK333优化耐污性,外加4%的硫醇PE1抗氧阻聚以优化涂层表面,制备了一种UV硬化涂料,并对涂料的附着力、硬度和耐污性等进行了研究。研究结果表明:该涂料可直接在PET表面涂布,不需要另外对PET做底涂处理;固化后的涂层有良好的附着力,百格测试为5B;同时具有较高的硬度,可达到3~4H;耐污性好,涂写测试20次以上;耐磨性好,钢丝绒磨800次以上。该涂料黏度低,需要的固化辐照能量低,便于施工,成膜表面爽滑平整。

关键词： 膜污染   膜材料   膜改性   水处理  

摘要： 回顾了近年来出现的新型抗污染膜材料,包括碳纳米管、水通道蛋白、氧化石墨烯、聚多巴胺、银纳米颗粒和单宁酸-铁等。分析了这些材料的特性、作用原理、改性效果及优缺点,表明这些材料对提高膜通量、增强膜的抗污染能力以及去除目标污染物等方面各具优势。其中单宁酸-铁改性膜工艺由于具有简单、快速、经济、高效、稳定等优点,具有较高的市场应用前景。认为在实际水处理应用中,通常需要兼顾多个目标,比如提高水通量、去除有机物、抗生物污染等。而单一材料改性往往不能达到满意的效果,多种材料混合改性,是值得关注的一个重要方向。

关键词： 污水处理   抗污机制   双重协同抗污染超滤膜   表面微结构  

摘要： 膜污染是各种膜在应用过程中所面临的共性且亟待解决的问题。探求污染物在膜表面的形成和发展规律是开发高抗污染膜的理论基础。基于被动防御机制的亲水改性是目前提升抗污染性能的主要方法，水分子在膜表面有序排列形成的水化层可有效防止污染物接触膜表面，从而提高膜的抗污染性。然而，污染物的种类以及膜表面的不同微结构导致污染物与膜表面之间相互作用的复杂性，而被动防御机制仅从水化层阻碍污染物在膜表面粘附的角度解释膜抗污染能力的增强，不仅未能表征水化层的微结构，而且也很难解释不同亲水基团对不同污染物的不同抗污染效果。本文从膜表面所接枝亲水物质种类对污染物在膜表面聚集和发展过程的影响出发，表征了水化层和膜表面污染层微结构，系统阐述了水化层和接枝链双重协同作用的抗污染机制，实现对蛋白和染料两类污染物的优异抗污染性能。主要研究内容如下：　　（1）采用“表面沉积-接枝”技术在膜表面引入酸酐、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯亚胺（PEI）、PEG-g-PEI四种亲水链，构建了不同微结构的平板超滤膜。以牛血清蛋白（BSA）为污染物，比较四种膜的抗污染性能。在被动抗污机理的基础上，通过对污染层微结构与生成可逆和不可逆污染的影响规律讨论，结合对膜表面水化层微结构及污染物与膜表面粘附力的表征，阐释了接枝链的“分散”和“絮凝”功效与增强水化层排斥效应相耦合的“主动-被动”双重协同抗污染机制，证明了该协同机制可显著提升膜的污染性能并有效延缓不可逆污染的形成。　　（2）在膜表面引入酸酐、三聚氰胺（MEL）、PEG-g-MEL、MEL-g-PEI四种不同微结构的亲水链，探究接枝链的刚柔性对阿尔新蓝（AB8GX）和甲基蓝（MB）两种不同荷电性染料的抗污染性能的影响规律。结果表明，与膜表面亲水性、荷电性等因素相比，接枝链的刚柔性对染料与膜表面相互作用以及在膜表面所形成污染层微结构的影响更显著。通过对染料在膜表面堆积程度以及染料与膜表面粘附力的分析表征，阐释了PEI柔性链与MEL刚性链相结合的“分散-阻抗”双重协同作用的抗染料污染机制。即PEI链对染料有分散作用，MEL链能够阻碍染料分子之间相互缔合以及在膜表面的附着聚集而进一步减缓染料在膜表面的吸附，MEL-g-PEI链的位阻效应进一步增加了染料在膜表面接近和附着的难度，最终显著削弱染料在膜表面的附着力，延缓不可逆污染形成。

关键词： 光芬顿反应   PVDF膜   高级氧化   膜污染   亲水改性   Fe基纳米材料  

摘要： 聚偏氟乙烯(PVDF)膜因其良好的耐酸耐碱性以及优异的稳定性在水处理领域被广泛应用。然而,PVDF膜的疏水性,使PVDF膜在运行过程中极易产生膜污染等问题,从而造成膜使用寿命降低,运行成本增加,限制了PVDF膜在水处理领域的应用。为了解决膜的污染问题,膜表面改性是一种常用的技术,将光芬顿技术与膜分离技术进行耦合,制备Fe基纳米材料表面负载的光芬顿膜是一种有效的方法。该方法通过去除膜表面污染物,达到延长膜的使用寿命的效果。因此,本文制备了两种基于Fe基纳米材料,对所制备的超薄g-CN/FeOCl进行了光芬顿降解污染物条件的探索,并通过真空辅助抽滤对PVDF膜进行表面改性以期改善抗污染性能及其亲水性。论文的具体研究内容如下:(1)以FeCl·6HO和三聚氰胺为原料,采用两步煅烧法合成了超薄g-CN/FeOCl。通过SEM、TEM、XRD、FT-IR、XPS等对其进行表面形貌及特性分析。结果表明成功合成了超薄g-CN/FeOCl,该复合物显示出明显的片层堆叠。BET测试结果发现,与原始FeOCl(7.8427 m/g)相比,复合材料的比表面积有明显增加,为12.1678 m/g,这为光芬顿反应提供了更多的反应活性位点。另外,通过探索超薄g-CN/FeOCl在可见光下降解RhB的最佳条件,发现在30 min内,当HO浓度为15 m M,初始p H为4.5,催化剂浓度为0.2 g/L,RhB初始浓度为20 mg/L时,RhB降解效率最高,达到97%。通过催化剂回收实验,研究了g-CN/FeOCl的稳定性以及可循环利用性,连续4个循环后,RhB的去除效率仍保持在90%以上,表明g-CN/FeOCl是一种可回收且稳定的材料。每个循环后,测定铁离子的溶出,结果表明符合环境标准值(2 mg/L)。抑菌实验结果表明,与单独的光照(36%)或单独芬顿(50%)相比,光芬顿条件下抑菌率最高(99%)。以上结果均表明,超薄g-CN/FeOCl具有优异的污染物降解以及抗菌能力。(2)本章以超薄g-CN/FeOCl为原料,以聚乙二醇(PEG)和戊二醛(GA)为交联剂,采用真空辅助抽滤法,将超薄g-CN/FeOCl对商用PVDF膜进行改性。考察不同表面负载量的超薄g-CN/FeOCl对PVDF膜抗污染性能的影响。XRD、FT-IR、SEM、TEM等表面分析方法对所制备的材料以及膜表面的形貌进行了分析。结果显示,超薄g-CN/FeOCl成功合成并附着在PVDF膜表面。通过表面改性后,考察了改性膜的亲水性、通量以及RhB去除效率。结果表明,与原始M0膜相比,改性膜的纯水通量均有所下降,但均显示出较高的RhB去除效率(90%以上),其中M2改性膜的纯水通量为660 L/m·h·bar,RhB去除率达到97%。对改性膜的抗污染性能进行研究,结果表明M0膜有最高的R值(60%),这表明由于原膜的疏水性,BSA不可逆地粘附在膜表面,在加入超薄g-CN/FeOCl复合材料后,改性膜的不可逆污染R降低至13%,同时,R增加至30%,改性膜的FRR可提高到88%。这表明超薄g-CN/FeOCl可以有效提高PVDF膜的抗污染性能。光芬顿反应可以有效的去除膜表面的滤饼层,从而导致R的升高以及R的降低。接触角测试结果显示经超薄g-CN/FeOCl改性后,PVDF膜表面的亲水性得到了提高,接触角平均度数从57°下降到了16°。此外,M2改性膜显现出较好的自清洁效果,表明在改性之后,膜的亲水性及抗污染能力均有提高。(3)采用水热法制备了MIL-88A/碳量子点(CQDS),以PEG和GA为交联剂,采用真空辅助抽滤对PVDF膜进行表面改性。根据所制备材料MIL-88A/CQDS比例的不同,得到了M0、MIL-88A、MC-5、MC-10、MC-20五种类型改性膜,并对改性膜进行了抗污染性能测试。SEM、TEM实验结果表明MIL-88A/CQDS表现出结晶良好的六棱锥结构,平均长度为2-5μm,表明了复合材料的成功制备。接触角测试表明,M0、MIL-88A、MC-5、MC-10、MC-20五种膜的平均接触角度数分别为55°、23°、19°、17°、15°,表明改性膜的亲水性增强,这有利于提高改性膜的抗污染能力。另外,改性膜的纯水通量呈现先增加后降低的趋势,这可能由于MIL-88A/CQDS在膜孔内的堵塞以及CQDS的部分流失,而MB的去除率有所增加,均可达到90%以上。这归因于PVDF膜表面掺入的CQDS具有负电性,对带负电荷的MB具有排斥作用。MC-10通量恢复率达到85%,较原膜(45%)有了显著的提高。进行膜的抗污染性能测试研究改性膜的抗污染能力。M0膜显示出45%的FRR值,而R值高达58%,这表明严重的BSA污染。改性膜的FRR均高于原膜。这归因于膜的亲水性的增加减少了BSA在膜

关键词： 海水提铀   吸附   铀酰离子   汉麻纤维   防污损  

摘要： 核能作为一种清洁能源是缓解能源缺口和碳排放问题的有效办法之一。铀作为核能的主要燃料,且海洋中铀资源丰富,使用吸附材料从海洋中提取铀是替代陆地上分布不均匀、储量稀少和在百年内耗尽的铀矿的不二选择。但海水提铀面临着铀浓度极低(≈3.3μg·L)、干扰离子种类多、生物污损等问题。因此,本论文设计合成一系列具有抗海洋污损生物粘附,且对铀酰离子具有特异性吸附的材料。选用柔韧性强、物理化学稳定性良好,并且表面富含大量活性羟基的天然植物纤维——汉麻纤维(HFs)为基础材料,通过聚多巴胺微球(MPDA)、聚乙烯亚胺(PEI)与聚多巴胺(PDA)、偕胺肟(AO)与磺基甜菜碱两性离子(SB)、聚磷酸乙烯酯(VPA)与2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱(MPC)改性制备一系列的抗污损型HFMPDA、HFPP、HFAS和HFHPC铀吸附材料。研究其铀吸附选择性和抗海洋生物污损性能等,具体研究内容如下:1、制备了具有自粘附特性的聚多巴胺微球(MPDA),并负载在HFs表面得到铀吸附材料HFMPDA。离子竞争实验结果表明,HFMPDA对UO表现出优异的吸附选择性,其K值可达10.51±0.51 L·g。与天然汉麻纤维相比,HFMPDA因为MPDA而表现出明显的抗生物污损性能。在模拟海水、小新月菱形藻、三角褐指藻和双眉藻的铀加标溶液中进行吸附,HFMPDA的铀吸附容量分别为1873.93±29.14、1643.80±68.23、1750.03±30.55和1565.83±86.23μg·g。密度泛函理论(DFT)计算结果表明,HFMPDA中的邻苯二酚结构是主要的吸附位点,并以η配位方式与UO形成稳定结构。2、通过两步法,使用具有特异性捕获铀能力的聚乙烯亚胺(PEI)改性HFs,制备了铀吸附材料HFPEI;再以Cu SO/HO为催化剂,在HFPEI表面聚合一层PDA,制得了铀吸附材料HFPP,以进一步提高HFs吸附材料对UO的选择性和抗生物污损性能。吸附结果表明,HFPP的K值提升至11.13±0.52 L·g,这归因于PEI和PDA对UO均具有吸附选择性。PDA的固有抗污损性可使HFPP具备更优异的抗生物污损性能。在四种铀加标溶液中进行吸附,HFPP的铀吸附容量分别为1954.07±12.15、1756.27±76.08、1742.03±69.04和1676.83±86.56μg·g。结合XPS表征和DFT计算结果,HFPP主要利用PEI层中的氨基和PDA层中的邻苯二酚结构进行铀吸附。3、在HFs表面接枝丙烯腈,经偕胺肟化后,制得了偕胺肟(AO)改性汉麻纤维铀吸附材料HFAO;并进一步在HFAO表面接枝磺基甜菜碱两性离子(SB)侧链,制备HFAS铀吸附材料,以避免吸附材料对周围海洋初级污损生物造成的生长抑制作用。引入的两性离子侧链通过静电相互作用,在材料表面形成水化层,通过防附着的方式赋予HFAS材料更为优异的抗污损性能。采用分子动力学模拟构建模型,研究模型中AO基团周围水分子的分布情况。HFAS上的AO基团提高了材料的选择性,其K值为8.19±2.62 L·g。在四种铀加标溶液中进行吸附,HFAS的铀吸附容量分别为2064.33±43.25、1819.23±49.67、2024.90±53.08和1887.27±58.77μg·g。XPS表征和DFT计算结果表明,AO基中的氨基和肟基均可以与UO发生配位,并形成稳定的配位结构,溶液中的水分子可以直接参与配位,也能以氢键的方式稳定配位结构。4、在HFs表面聚合丙烯酸-2-羟乙酯侧链,侧链中富含的羟基可作为后续反应的活性位点。通过铈离子引发聚合,在侧链上共聚磷酸乙烯酯(VPA)和2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱(MPC),制备了铀吸附材料HFHPC,以解决磺基甜菜碱两性离子侧链只能使HFs材料具备抗生物污损性能的局限。VPA可为HFs提供充足的UO吸附位点;MPC不仅为材料提供抗生物污损性能,且其中的磷酸酯基也对UO具有吸附性能。基于HFHPC中VPA和MPC对UO的选择性,HFHPC的K值可达14.41±1.89 L·g。在四种铀加标溶液中进行吸附,HFHFPC的铀吸附容量分别为2293.38±17.12、2196.28±23.28、2194.30±17.58和2144.27±71.50μg·g。结合XPS表征和DFT计算结果,HFHPC中的磷酸基或磷酸酯基以η或η形式与UO配位,并形成稳定的配位结构。