纳米二氧化硅颗粒对PVDF超滤膜凝胶过程和结构的影响
纳米二氧化硅对聚合物凝胶强度的影响
采 用 HAAKERS6000流变仪、一维驱替装置研究了纳米二氧化硅对凝胶溶液和成胶后的凝胶的弹性模量、黏性
模量、屈服值和封堵性能的影响结果表明：随着纳米二氧化硅在凝胶配方中的质量分数从0 增 加 至 4% , 凝
胶溶液黏度从86 mPa，S逐渐增加至141mPa_S, 凝胶溶液的弹性模量从13.5 P a 增 加 至 20 P a、黏性模量由5.4 Pa
第 50卷第5 期 2021年 5 月
当 代化工 Contemporary Chemical Industry
Vol.50，No.5 May，2021
纳米二氧化硅对聚合物凝胶强度的影响
汪成
(中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天 津 300459)
摘
要 ：为揭示纳米二氧化硅对聚合物凝胶强度的影响，通过改变纳米二氧化硅在凝胶溶液中质M分数，
1.0
1
1.5
1
2.0
1
2.5
1
3.0
1
4.0
乙酸 铬质量分
数/% 0.125 0.125 0.125 0.125
0.125 0.125 0.125 0.125
黏度/ mPas
86
97
102 110
116 125 137 141
弹性 黏性 模量/Pa 模量/Pa
13.5
5.4
14.0
5.5
14.8
5.8
1 . 2 . 1 不同质量分数纳米二氧化硅凝胶溶液的配制 将 水 加 人 烧 杯 中 ，启 动 搅 拌 器 ，搅拌速率
2 0 0 0 「min' 首先加人纳米二氧化硅颗粒，然后快 速加人部分水解聚内烯酰胺，搅 拌 40 m in 后静置 4 h 待用。 1.2.2凝胶溶液流变性质的测定
纳米二氧化硅粒子对醋酸纤维素超滤膜结构的影响
支撑体
司； 酮 ， 析纯 ， 海凌峰化学 试剂有 限公 司； 丙 分 上 Ⅳ， Ⅳ一二 甲基 甲酰胺 ， 析纯 ， 分 中国 医药 （ 团 ） 集 上 海化 学试剂公 司 ， 米二 氧 化硅 ， 均 粒径 １ ｌ， 纳 平 ３ｎ ｎ
１４ １ Ｃ 及 Ｃ ／ ｉ ２ 滤膜 的 制备 ． ． Ａ Ａ ＳＯ 超
４ ０ ３ ０ ３ ０ ２ ０ ２ ０ １０ １０ ５ ０ ００ ５０ ００ ５０ ００ ５０ ００ ０
波数／ ｆ‘ ｅ ｔ
图 ３ 复合超 滤膜 的红外 光谱 对 比图 ３中的 曲线 １ 未添 加 ＳＯ ） 曲线 ２ （ ｉ： 与 （ 添加 ２ ＳＯ ） 后 者 在 １１ １ｃ ％ ｉ２ ， ２ ｍ 有 一 弱 峰 出
定义膜 的孔 隙率 ， 以下式计 算孑 隙率 ： Ｌ
孔 隙率 ：
ｍ １
×１０ ０％
１ ４ ５ 膜 表面形 态分 析 ．．
将膜 用滤 纸吸干水 分 ， 液氮低 温处理后 ， 经 用 真 空法喷涂 一层 金 ， 通过 扫 描 电子 显微 镜 （Ｅ Ｓ Ｍ）
观察 膜表 面形 态 和微孔 数量 ， 拍照 。 并
度 的升高 而逐 渐 降低 。这 是 因为 随着 温度 升 高 ， 原液 中分子 间作用 减弱 ， 溶液 流动性能 增加 ， 而 从 导致 溶液 的黏 度 降 低 。纳 米 ＳＯ ｉ 的加 入 并 没 有
影响这 种趋势 ， 并且 同 一温度 下 ， Ａ ＳＯ 溶 液 的 Ｃ ／ ｉ
黏度较 Ｃ Ａ溶液 均增加 约 １０ｍＰ ・ｏ ５ ａ Ｓ 这主要 是 因
聚的前 提下 ， Ｃ 中添加 的纳米二 氧化 钛粒 子 的 在 Ａ
温磁 力搅 拌器 ， 金坛 市 中大仪 器厂 ； Ｚ ６ ５ Ｄ Ｆ一 ０ ０型
SiO_2对PVDF超滤膜性能的影响
文章编号:1007-8924(2007)03-0021-04SiO 2对PVDF 超滤膜性能的影响陈 娜,彭跃莲3,纪树兰(北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,膜技术研究室,北京100022)摘 要:把SiO 2纳米颗粒加入到聚偏氟乙烯(PVDF )铸膜液中能配成稳定、均匀、透明的溶液,同时会使铸膜液黏度增大.采用相转化法和溶剂浇铸法制成两类有机-无机杂化膜.实验结果表明,亲水型SiO 2能增强膜的亲水性,减慢膜的凝胶速度,并使膜的纯水通量、截留率、孔隙率和结构发生显著的改变.关键词:SiO 2纳米颗粒;聚偏氟乙烯;有机-无机杂化膜中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 向有机材料中添加无机组分制成同时具有有机/无机两种组分的杂化膜,近年来引起人们的广泛关注.无机纳米粒子可以填充、吸附、沉积而负载于聚合物膜上或包裹在聚合物基体中,它的组成、性能、工艺条件等参数的变化都对复合膜的性能有显著的影响,因此可以在较多自由度的情况下控制纳米复合膜的特性[1].基于复合材料的制备原理,制备有机-无机杂化膜的方法有:溶胶-凝胶法,原位聚合法,纳米微粒与高分子直接共混法等[2].制备方法不同,所得的有机-无机杂化膜性能不同,用途也不同.它既可保留传统有机膜韧性好、透气性高、密度低的优点,又拥有无机膜的强度高、化学稳定性好的特点,并且有可能产生特殊的综合性能,满足特定的需要.杂化膜可以应用在许多领域,如气体分离、微滤、超滤、纳滤、反渗透、渗透汽化、质子交换膜、燃烧电池等.大部分报道也认为少量的无机填料有利于在成膜时抑制大孔的生长,增加孔间的相互贯通性和表面孔的数量,在保持截留率的情况下,提高了膜的渗透性,另外,还可以增加膜的机械强度和使用寿命,降低成本[3].目前,在进行PVDF 分离膜改性以提高膜性能的研究中,改善聚偏氟乙烯(PVDF )膜亲水性,提高膜的抗污染性和强度处于重要的地位[4].本研究室采用纳米粒子与高分子直接共混法制备有机-无机杂化膜,研究了SiO 2纳米粒子对聚偏氟乙烯超滤膜的膜性能和结构的影响,希望能改善膜的亲水性和强度.1 实验部分1.1 实验原料及设备聚偏氟乙烯(PVDF ),FR904-1,上海三爱富新材料股份有限公司;溶剂二甲基乙酰胺(DMAc )和N ,N -二甲基甲酰胺(DMF ),工业级,北京化工厂;聚乙烯吡咯烷酮(PVP )K30,M r ～30000,德国进口分装,北京化学试剂公司;无水LiCl ,分析纯,北京化工厂;气相法SiO 2,德国Degussa ;牛血清白蛋白,生化试剂BR ,M w =67000,上海市国药集团化学试剂有限公司.超声波发生器,中国科学院声波研究所;旋转黏度计,6L 型,德国Haake ;膜凝胶动力学观测装置,奥林巴斯BX51T -32P01;接触角测量仪,JJ 0-2,中国长春第五光学仪器厂;杯式超滤器,上海亚东核级树脂有限公司;紫外-可见分光光度计,UV -2550,SHIMADZU ,日本岛津;扫描电镜,FEI Quan 2ta 200-EDAX G enesis 2000.收稿日期:2005-08-02;修改稿收到日期:2006-01-11基金项目:国家自然科学基金资助项目(20306001)作者简介:陈 娜(1981-),女,河南省清丰县人,硕士生,从事纳米S iO 2增强聚偏氟乙烯超滤膜的研究.3通讯联系人第27卷 第3期膜 科 学 与 技 术Vol.27 No.32007年6月MEMBRAN E SCIENCE AND TECHNOLO GY J un.20071.2 铸膜液的配制配制4种不同的铸膜液:1)P+S;2)P+S+SiO2;3)P+T+S;4)P+ T+S+SiO2.其中P代表PVDF,T代表添加剂,S 代表溶剂.1#铸膜液是将PVDF、DMAc、DMF按一定比例混合,搅拌溶解均匀后,放入45℃烘箱中熟化2～3天,静置,脱泡.2#铸膜液是先将一定比例的SiO2分散在混合溶剂中,超声波分散1.2h,形成稳定、澄清、透明的SiO2-DMAc/DMF溶液,然后在该溶液中加入聚合物PVDF,其余步骤同上.3#和4#铸膜液分别是在1#和2#的基础上加入了添加剂无水LiCl和PVP.1.3 膜的制备将上述配好的4种铸膜液分别采用以下两种方法制膜:1)溶胶凝胶相转化法制备多孔膜将铸膜液流延在抛光玻璃板上,用特制刮刀使之铺展成具有一定厚度的均匀薄层,立即将玻璃板放入自来水中,铸膜液凝胶、固化,置于水中24h以上,放入纯水中浸泡48h以上,测定膜的纯水通量、截留率、孔隙率,并作SEM分析.2)溶液浇铸法制备致密膜将铸膜液流延在抛光玻璃板上,用刮刀使之铺展成一定厚度的均匀薄层,将玻璃板放到60℃烘箱中,恒温约5h,再在45℃真空烘箱中放置2h,确保膜液中溶剂完全挥发,形成一层厚度均匀的固体薄膜,取出使薄膜剥离玻璃板.此法制得的致密膜用于膜的接触角测定.1.4 膜凝胶动力学过程的观测及凝胶速度的测定将一滴铸膜液滴于绑有细铜丝载玻片上,盖上盖玻片,此时两玻片之间的溶液形成一定厚度的薄膜.用针管在两玻片的缝隙处滴加一滴非溶剂,此时非溶剂沿着两玻片之间的缝隙扩散与铸膜液接触凝胶,用凝胶动力学感测装置奥林帕斯光学显微镜观察凝胶动力学过程,并记录凝胶前沿的行进距离和相应的时间,绘出凝胶速度曲线.1.5 膜性能测试及表征1.5.1 纯水通量膜的纯水通量指在一定操作压力、一定操作温度下,单位时间内透过单位面积膜的纯水体积.采用杯式超滤器来测定,有效膜面积为32cm2.测定前,先使膜在测试条件下过滤纯水0.5h,然后记录水通量为10mL所需要的时间,计算出膜的纯水通量.1.5.2 截留率测定PVDF-SiO2及PVDF多孔膜对牛血清白蛋白的截留率.牛血清白蛋白溶液的配制:准确称取牛血清白蛋白0.25g,然后用0.03%的NaOH溶液溶解,将配好的溶液转移到500mL容量瓶中定容,振荡摇匀直到光照下已看不到任何絮状不溶物为止[5].实验中用本实验室的NaOH配制的溶液用p H试纸测得p H值为9左右.用UV-2550紫外-可见分光光度计测定原料液和透过液的吸光度,并在所作的牛血清白蛋白溶液浓度———吸光度标准曲线上读取浓度值,按下式计算截留率R:R=C F-C PC F=A0-A稀A0×100%式中,C F为原始料液中被分离物质的浓度,mol/L;C P为透过液中被分离物质的浓度,mol/L.1.5.3 孔隙率膜样品在水中充分浸泡后,取膜面积A为32 cm2大小的膜片,擦干表面水,放在密闭称量瓶中称重,得到膜片质量W1,而后于真空干燥箱内干燥至恒重,得到膜片质量W2,膜的孔隙率V r可按下式计算:V r=(W1-W2)/ρH2OV=W1-W2A×δ×ρH2O×100%式中,δ为膜厚度,m;ρH2O为水的密度,kg/m3;V为膜的表观体积,m3.1.5.4 扫描电镜观察成膜结构实验前,先将样品在纯水中浸泡一定时间,采用水-甘油体系对膜进行逐级脱水,以使膜样品在保持结构不变的情况下干燥.将样品浸渍在液氮中,使样品迅速变脆,取出后立即脆断,选取包含自然断裂面的部分样品,固定在样品台上,喷涂镀金后用于SEM观察.2 结果与讨论2.1 SiO2对PV DF铸膜液稳定性的影响将4#铸膜液密闭静置,观察铸膜液的变化.结果发现经过充分分散混合的PVDF-SiO2铸膜液,一直均匀透明,放置10天后仍不分层,说明添加了 ・22 ・膜 科 学 与 技 术第27卷 SiO 2的PVDF 铸膜液具有很好的稳定性,且流动性也很好,可以刮膜.2.2 SiO 2对铸膜液黏度的影响膜结构和机械性能与铸膜液的黏度有着很重要的关系.图1是45℃下、4种铸膜液在SPL4转子,转速为6r/min 时的黏度变化.比较2#与1#、4#与3#铸膜液,发现不管是否有添加剂,只要加入SiO 2,铸膜液的黏度就增加;且添加剂存在时,铸膜液的黏度增加幅度更大.比较3#与1#、4#比2#后发现,添加剂具有显著的增稠作用.铸膜液黏度增大,使成膜更容易,膜的机械性能可能会提高.图1 4种铸膜液45℃时的黏度变化Fig.1 Viscosity of the different casting suspensions in the same condition2.3 SiO 2对膜凝胶速度的影响孙本惠教授[6]认为每条凝胶速度曲线是由不同速度常数K i (线段的斜率)的线段组成的,每一段速度常数大小都是和膜横截面上的不同结构层相对应的.在多数情况下,每条凝胶速度曲线包含有4个速度常数:K 1对应于皮层和起始过渡层的形成过程,K 2对应于过渡层的增长过程,K 3对应于指状(或针状)层的形成过程,K 4对应于最后形成的海绵状底层的形成过程.凝胶速度随K 值的增高而增大.因此,膜凝胶速度常数 K 可用来表征凝胶速度.本研究分别测定添加2%SiO 2颗粒前后3#,4#PVDF 制膜液的凝胶速度曲线,根据曲线形状和测定的速度值可将凝胶过程大致分为四个阶段.对于每个阶段的数据用最小二乘法算出曲线斜率K i ,即为凝胶速度常数,数值见表1.可见在铸膜液中加入SiO 2,每个阶段的凝胶速度常数均变小,总凝胶速度常数也变小,平均凝胶速度减慢.图2为凝胶1min 后用光学显微镜观察到的膜横截面结构对比图.其中左图为未加入SiO 2的PVDF 膜,右图为加入SiO 2的PVDF 膜.从图2可以看出,加入SiO 2后PVDF 膜的表层 表1 添加SiO 2前后PVDF 膜的凝胶速度常数Table 1 G el velocity of the casting solutionwith/without SiO 2项 目K 1K 2K 3K 4 K平均凝胶速度/(μm ・s -1)PVDF16.45 3.63 1.98 1.33 5.84 1.08PVDF +SiO 213.90 3.051.551.074.891.00(a )未加入SiO 2的PVDF 膜 (b )加入SiO 2的PVDF 膜图2 添加SiO 2前后膜横截面的光学显微镜结果Fig.2 Cross section of PVDF membrane by optics microscope增厚,支撑层的指状孔变小,变短.其原因是SiO 2显著增大了铸膜液的黏度,使得凝胶时铸膜液中的溶剂和凝胶浴中的水交换阻力增大,凝胶速度减慢.增厚的表层进一步阻碍了表层下部的溶剂与水的交换,使得支撑层的指状孔变短,朝海绵状结构转化,使支撑层更致密.2.4 扫描电镜结果实验中用扫描电镜观察不同条件下制备的PVDF 相转化膜表面、断面和大孔壁结构.实验结果如图3所示.从断面可以发现,1#膜中PVDF 聚集体结构致密,之间也存在一些很小的孔穴,但孔隙率非常低.2#膜是在1#膜配方的基础上添加了SiO 2,仔细观察发现膜中PVDF 网络聚集体似乎尺寸略小,局部甚至有大孔穴产生.可能SiO 2部分镶嵌在PVDF 表面,部分为PVDF 所包裹.由于3#、4#膜中加入了致孔剂,膜内存在大量的指状孔.在膜的上层为一层较为致密的皮层,厚度约几个微米,在皮层的下面,近皮层的孔的直径约2～10μm ,厚度约20μm ,再远点的孔的直径约20～40μm ,厚度约100μm ,统称为支撑层,在指状孔壁上均匀分布如蜂窝状的小孔.4#膜与3#膜不同的是4#膜的过渡层的孔径略小,显得更为致密,而厚度变为约30μm ,这是导致水通量减少的原因.3#膜的指状孔结构较光滑,直到膜底部,4#膜的指状孔结构变短,指状孔壁上附着很多约十几微米的颗 第3期陈 娜等:SiO 2对PVDF 超滤膜性能的影响・23 ・ 图3 4种膜断面的扫描电镜图Fig.3 SEM photographs of cross-sections of four different membranes 粒,可能是SiO2聚集体,显得孔壁有些粗糙,膜底部转变为海绵状结构.2.5 SiO2对膜性能的影响表2为4种铸膜液用溶胶凝胶法制备的多孔膜的纯水通量、截留率和孔隙率.其中1#和2#膜是在操作压力0.25MPa下测定的.3#和4#在0.05MPa下测定的.表2 PVDF和SiO2-PVDF多孔膜的性能指标Table2 Performances of PVDF andSiO2-PVDF porous membranes膜号膜配方孔隙率/%水通量/(mL・cm-2・h-1)截留率/%1#P+S59.86 6.6085.442#P+S+SiO261.9713.5378.303#P+T+S81.73125.0075.554#P+T+S+SiO270.1162.9479.10经多次重复实验,我们发现如表2所示,没有添加致孔剂的膜纯水通量很小,这是因为对纯PVDF 相转化膜来说,膜中的PVDF以分子状态排列,凝胶固化成膜时产生少而小的孔.加入SiO2后,它分散穿插在聚合物溶液中,使聚合物的浓度降低,聚集态结构发生变化,无机相和有机相之间产生过渡相界面,当膜凝胶固化时,在无机和有机两相之间产生孔隙,使膜的孔隙率略微增加,膜的水通量增加,截留率减小,说明SiO2起到了致孔剂的作用.又由于实验所用的SiO2颗粒是亲水型的,使SiO2-PVDF 的接触角由PVDF的71°降为63°,接触角变小,说明SiO2-PVDF的亲水性较PVDF有所增大,有利于纯水通量的提高.对于有PVP和无水LiCl致孔剂的膜(3#和4#)来说,加入SiO2后,纯水通量减为原来的一半,而截留率从75.55%增加到79%,变化不大,膜的孔隙率从81%减小到70%.这是因为致孔剂的存在使膜表层及内部出现大量的孔,而SiO2显著增大铸膜液的黏度,凝胶速度减慢,使膜表层增厚,支撑层更致密,这两方面的原因使得膜的纯水通量降低.但SiO2对膜孔径的影响较小,截留率稍微增加.3 结论与展望研究结果发现,亲水型SiO2纳米颗粒能与PVDF共混,形成稳定、透明的铸膜液,并会增大铸膜液黏度,使PVDF膜的亲水性增加,膜的接触角由71°降为63°;对于没有添加剂的PVDF相转化膜,纳米SiO2颗粒使膜的孔隙率增大,纯水通量增大,截留率略微减小;对于有添加剂的相转化膜,由于SiO2使膜液黏度显著增加,从而改变了凝胶速度,使膜的分离层变厚,孔隙率减小,纯水通量减小,但截留率变化不大.本论文只研究了亲水型纳米SiO2颗粒对聚偏氟乙烯膜超滤性能的影响,在后续工作中,将着重研究SiO2纳米颗粒的含量对膜强度的影响,以及在不同膜孔径时,SiO2纳米颗粒对膜性能的影响规律.致谢:在实验过程中,刘忠洲老师提出了有益的建议与讨论,在此表示衷心的感谢!参考文献[1]刘 燕,钱 英,彭跃莲,等.纳米复合滤膜[J].膜科学与技术,2004,24(4):57-60.[2]艾晓莉,胡小玲.有机-无机杂化膜的研究进展[J].化学进展,2004,16(4):654-659.[3]Bottino A,Capannelli G,Asti V D,et al.Preparation andproperties of novel organic-inorganic porous membranes [J].Sep Purif Technol,2001,22-23:269-275.[4]王庐岩,钱 英,刘淑秀,等.聚偏氟乙烯分离膜改性研究进展[J].膜科学与技术,2002,22(5):52-57.(下转第39页) ・24 ・膜 科 学 与 技 术第27卷 场,温度场的情况进行模拟分析是可以进行的,这种利用数值分析问题的方法具有成本低、速度快的特点,本文的研究方法和思路为优化和改进设计提供了基础技术支持.参考文献[1]Banat F A ,Simandl J.Membrane distillation for diluteethanol separation from aqueous streams [J ].J Membr Sci ,1999,163:333-348.[2]刘 辉.化工过程研究与设计的新手段[J ].天津化工,1997,1:2.[3]孔 珑.工程流体力学[M ].山东:中国电力出版社,1990:253-254.[4]王福军.计算流体动力学分析[M ].北京:清华大学出版社,2004:9-10.[5]Fluent Inc.FLU EN T User ’s Guide.Fluent Inc.2003.[6]杨 兰,丁忠伟,马润宇.温度极化对膜蒸馏过程的影响研究[J ].膜科学与技术,2004,24(3):4-9.CFD numerical simulation in a hot cavity setting of membranedistillation adopting rotational tangential inpouringQ I Xiaoj uan 1,TIA N R ui 1,YA N G Xiaohong 1,L I S ong2(1.School of Energy and Power Engineering ,Inner Mongolia University of Technology ,Huhhot 010062,China ;2.Department of Engineering Mechanics ,TsinghuaUniversity ,Beijing 100084,China )Abstract :Adopting rotational tangential inpouring to increase turbulence intensity and velocity of flow nearby the membrane ,made the thicknesses of temperature and concentration boundary decreasing ,so it is a new en 2hancement permeate flux on air gap membrane distillation.The paper makes numerical simulation computation for temperature and flow field in a hot cavity circulation system of air gap membrane distillation using water as material by software of CFD ,validated that temperature gradient nearby the membrane would decrease greatly with rotational tangential inpouring ,and analyzed that different tangential inpouring angle αand spout shape will influence to temperature gradient.K ey w ords :rotational tangential inpouring ;CFD software ;temperaturegradient (上接第24页)[5]祝振鑫,吴立明,胡晓.用鸡蛋清中的卵清蛋白测定常用超滤膜的切割分子量[J ].膜科学与技术,1999,19(5):44-50.[6]孙本惠.用相转换法制备非对称膜的凝胶动力学研究[J ].水处理技术,1993,19(6):308-312.E ffects of SiO 2nanoparticles on the performances ofPV DF ultraf iltration membraneCH EN N a ,PEN G Y uelian ,J I S hulan(Department of Chemical and Chemistry ,College of Environment and Energy Engineering ,Beijing University of Technology ,Beijing 100022,China )Abstract :The SiO 2nanopaticles were added into the PVDF casting solutions and the resulted suspension were uniform ,transparent and stable.The addition of SiO 2nanoparticles increased the viscosities of casting solution and slowed the coagulation process.The results show that the flux ,contact angle ,retention of BSA ,porosity and structure of the organic -inorganic hybrid membranes can be changed a lot by the addition of SiO 2nanoparticles.K ey w ords :SiO 2nanoparticles ;PVDF ;organic -inorganic hybrid membrane 第3期齐晓娟等:旋转切向入流膜蒸馏装置热容腔CFD 的数值模拟・39 ・ 。
纳米二氧化硅颗粒对PVDF超滤膜凝胶过程和结构的影响
・ ３・ ４
ｌ 实验 原 料 及仪 器 设 备
１ １ 实验原 料 ．
燥 处理 后浸 渍在 液 氮 中 ， 样 品 迅 速变 脆 ， 出后 ， 使 取 立 即脆 断 ， 选取包 含 断裂 面 的部分样 品 ， 固定 在样 品 台上 ， 喷涂 镀金后 即可 用 于 Ｓ Ｍ 观 测 ． 特 别说 明 Ｅ 除 外 ， 实验 的制膜液配方 为：５ Ｖ 本 １ ％Ｐ ＤＦ， ％Ｐ ４ ＶＰ， ３ ｉ１Ｄ ｃ 剂 ， ％ＬＣ ， ＭＡ 溶 制膜 条件 如下 ： 溶剂挥 发 １ ～ ５ ２ ， 胶浴 ２ ０Ｓ凝 ０℃ 去离 子水 ， 境温度 ２ 环 ５℃ ．
物层厚 度 的平 方 和凝 胶 时间 ｔ 间的关 系、 之 絮凝 值 的 变化 来反 映 Ｓ０２ 粒 对膜 凝胶 速 率 ｉ 颗
和膜 结构 的影响 ， 用膜凝胶动 力学观 测 装置观 察 并记 录成 膜 过程 ． 并 实验 结 果表 明 ， 在铸 膜 液
中添加 纳米二 氧化硅 颗 粒可 以使 聚偏 氟 乙烯超 滤膜 的凝胶 速 率减 小 ， 形成 的膜 更加致 密．
维普资讯
第２卷 ７
第 ４期
’膜
科
学
与
技
术
Ｙ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ４ １２ ． Ａｕ ．２ ０ ｇ ０７
２０ ０ ７年 ８月
Ｍ ＥＭＢＲＡＮＥ ＣＩ ＮＣ ９ Ｅ Ｅ ＡＮＤ ＣＨＮ（Ｉ ＴＥ ）
文章 编号 ：０ ７ ９ ４ ２ ０ ）４ ０ ２ ４ １ ０ —８ ２ ｛０ ７ ０ —０ ４ —０
后 形成 的海绵状 底层 的形 成过程 ． 凝胶 速率 随 Ｋ 值
的增高 而增 大 ． 在凝 胶过程 中 ， 凝胶速 率大 小为 皮层
下 是用 凝 胶 速 率 常 数 、 絮凝 值 等 几 种 方 法 的研 究
PVDF_纳米Al_2O_3共混超滤膜的制备及其性能
第39卷 第6期2007年6月哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报J OURNAL OF HARBI N I NSTI TUTE OF TECHNOLOGYVo l 139N o 16Jun .2007PVDF /纳米A l 2O 3共混超滤膜的制备及其性能蔡报祥,于水利,卢 艳(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨150090)摘 要:为提高聚偏氟乙烯超滤膜的亲水性,增强其在水处理中的抗污染能力,以无机纳米氧化铝粒子作为共混剂与聚偏氟乙烯(PVDF )共混,采用相转化法流延工艺制得共混超滤膜.用透射电镜观察纳米氧化铝粒子在膜中的分布;用扫描电镜对膜表面、断面孔结构及孔径进行观测.改性前后超滤膜的测试结果表明,纳米A l 2O 3的加入改善了PVDF 超滤膜的强度、通量、亲水性和抗污染性.关键词:聚偏氟乙烯;纳米A l 2O 3;共混;超滤;膜污染中图分类号:TQ02818文献标识码:A文章编号:0367-6234(2007)06-0879-04Preparati on and characteristi cs of PVDF /nano -si zed A l u m i na(A l 2O 3)blend ultrafiltrati on m e mbraneCA I B ao -x iang ,YU Shu-i l,i LU Yan(Schoo l o fM un i c i pal and Env i ronm enta l Eng i neer i ng ,H a rbin Insti tute o f T echno l ogy ,H arbi n 150090,Ch i na)Abst ract :In order to i m prove hydroph ilic property and anti-polluti o n capac ity i n w ater treat m en t of the PVDF u ltrafiltration m e m brane ,the P VDF /nano -sized A l 2O 3blend ultra filtration m e m branes w ere m ade by phase reverse m ethod .D istri b ution of nano -sized A l u m i n a (A l 2O 3)i n the m e m brane w as observed by trans -m issi o n e lectron m icroscopy (TE M ).The surface pore size and secti o na l configurati o n o f the blend m e m brane w ere obser ved by scan electron m icr oscopy (SE M ).M echanical properti e s ,per m eability and hydroph ilic property o f the b lend m e m brane and those o f the orig i n alm e mbrane w ere tested .Itw as found t h at the i n tens-i ty ,fl u x ,hydroph ilic property and antifouling o f the PVDF u ltrafiltration m e mbrane w ere i m proved since nano-sized A l 2O 3w ere added .K ey w ords :PVDF ;nano -sized a l u m i n a ;b lend ;ultrafiltration ;m e m brane fouli n g 收稿日期:2005-03-15.基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目(2006AA06Z303).作者简介:蔡报祥(1980)),男,硕士研究生;于水利(1962)),男,教授,博士生导师.解决膜污染的一个主要途径是制备具备优越抗污染性能的膜,其主要方式是对膜进行改性.目前有机高分子膜改性的主要方法有共混、共聚和表面活性剂改性等.高分子有机聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)以其优良的化学稳定性、耐辐射性、抗污染性、耐热性和易成膜而倍受青睐.但由于聚偏氟乙烯(PVDF)表面能低,制备出来的分离膜亲水性差,在水处理过程中较容易受污染,从而降低了膜的产水量.对于PVDF 膜,过去的研究主要集中在有机共混改性[1-6],近年来对其无机共混改性的研究也逐渐活跃[7-9].A.Bottino 等人将Zr O 2与PVDF 共混,使PVDF 膜的分离性能得到改善.为了改善PVDF 的亲水性能,提高P VDF 膜的抗污染性能,本实验主要是以纳米A l 2O 3颗粒与PVDF 共混,用浸没-沉淀法制备有机-无机共混超滤膜,并研究了无机纳米A l 2O 3颗粒的添加对共混膜性能的影响.1 实 验111 原料及膜测试装置聚偏氟乙烯(PVDF ),上海有机氟材料有限公司;N,N -二甲基乙酰胺(DMAC ),天津化学试剂有限公司,分析纯;聚乙烯吡咯烷酮(PVP),天津化学试剂有限公司,分析纯;纳米A l 2O 3(粒径10nm );阴离子表面活性剂,市售.112 膜的制备将聚偏氟乙烯于二甲基乙酰胺溶剂中,配制成一定浓度的溶液;待其完全溶解后依次加入纳米A l 2O 3、成孔剂PVP 、阴离子表面活性剂,均匀搅拌后放置一定时间静止脱泡;再在一定温度和湿度下,用L-S 相转化法在玻璃上流延成膜;挥发一定时间后,放入一定浓度乙醇凝固液中,待膜自动剥落后,将膜用蒸馏水漂洗浸泡24h,制成有机-无机共混平板超滤膜.113 膜性能的测定与表征实验制备了纳米A l 2O 3含量(纳米A l 2O 3/PVDF 质量比)分别为0%、1%、2%、3%、4%,聚合物PVDF 含量为19%超滤膜,标号分别为PVDF-0、PVDF-1、PVDF-2、PVDF-3、PVDF-4.膜性能测试装置见图1.1.氮气压力灌;2.压力缓冲瓶;3.超滤杯;4.透过液槽;5.压力表;6.超滤膜;7.磁力搅拌器;8.循环水箱图1 膜测试装置简图11311 膜的机械性能采用万能电子试验机W -56强度测定仪对有机膜进行拉伸强度和拉伸破裂伸长率的测定.测试温度为室温20-25e ,拉伸速率为2mm /m in .11312 接触角的测定用TX550全量程界面张力及接触角测定仪(美国)测定膜与纯水的接触角,以考查纳米粉的加入对膜的亲水性的改善情况.11313 膜微观结构的观察用透射电镜观察纳米粉末在膜中的分布,用扫描电镜(SE M )对膜的表面和断面结构进行观察.11314 纯水通量试验用杯式超滤器把制备好的共混膜PVDF-0、PVDF-1、P VDF-2、PVDF-3、PVDF -4分别在013M Pa 下预压2h ,然后测定其在25e 、压力为011-014M Pa 下的纯水通量.本实验所采用膜的有效面积为0100323m 2.11315 抗污染性实验以1%A -淀粉酶溶液作为过滤液,测定膜通量随时间的变化,进而考查膜污染的情况.2 结果与讨论211 膜的机械性能由表1中数据可见,PVDF-4的拉伸强度比PVDF-0提高了3317%;而拉伸破裂伸长率在PVDF-2为7134%,是P VDF-0的1156倍.这是因为无机纳米A l 2O 3颗粒有较好的强度,一定量的纳米A l 2O 3和PVDF 均匀混合后,铸膜液的黏度增加,使得PVDF 膜的机械强度有所提高.表1 纳米A l 2O 3-PVDF 共混膜的机械性能膜样拉伸强度/N 拉伸破裂伸长率/%P VDF-015120314172P VDF-118135935189P VDF-219192187134P VDF-320123436167P VDF-420133125158212 接触角的测定由表2中数据可见,随着有机膜中纳米粉的增加,接触角有不断减小的趋势.膜与水的接触角越小,表明膜具有较小的表面能,亲水性越强.因此,亲水性的纳米粉地的加入大大地增加了膜的亲水性.但当纳米粉的加入量达到2%(质量百分比)以上时,接触角的变化就不大了,这一点和纳米粉的加入量对通量的影响是相吻合的.表2 纳米粉含量对接触角的影响膜样接触角/(b )P VDF-078.0P VDF-154.2P VDF-244.5P VDF-342.6P VDF-442.2213 膜表面和断面结构分析根据膜的机械性能和亲水性能情况,选取PVDF-2和P VDF-0进行对比分析.21311 膜表面分析如图2所示,在PVDF-2中可以看到纳米粉末均匀地分布在膜表面以及膜孔中,能较好地改善聚偏氟乙烯膜表面能低的特性,从而提高了其亲水性,这在亲水性能试验中得到证实.比较两图还可以看出,共混膜的孔隙率明显要高于原膜,这为以下共混膜的通量要高于原膜提供了很好的依据.21312 膜断面分析如图3所示,P VDF-2和PVDF-0的支撑层#880#哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第39卷都是指状大孔类型,共混膜具有和PVDF 膜相同的表皮层和内部结构.这说明共混膜不但保持了PVDF 膜原有的化学性能稳定、耐辐射、耐热和易成膜优良特性,而且改善了PVDF 表面能低、制备出来的分离膜亲水性差、在水处理过程中较容易受污染而使膜的产水量降低等不利因素,为其在水处理中更为广泛地推广使用提供了可能.图2膜表面透射电镜图图3 膜断面SE M 图从图4中可以看出,加了纳米粉末的膜孔内部要比没加纳米粉末的膜孔光滑,这是因为纳米粉末加入填充了膜孔壁中一些缝隙.在处理废水时,能够进入到膜孔内部的小分子物质在光滑的孔通道中不易被截留而造成膜孔堵塞污染,从而提高了共混膜的抗污染性.图4 膜断面SE M 图214 纯水通量的测定21411 纯水通量与操作压力的关系如图5所示,膜的水通量随操作压力的增大而增大,而且在测定的压力范围内,随着纳米粉末加入量的增加PVDF 膜的纯水通量逐渐提高,这种趋势在纳米粉含量达到一定值(>3%)时有所减弱.这是因为具有很强亲水性和大比表面积的纳米A l 2O 3加入,改善了PVDF 膜的亲水性,使其通量增加.但当纳米粉含量过高时,铸膜液中过量的纳米粒子可能会发生团聚现象,这样就起不到改善膜的亲水性作用,使得通量不再增加甚至有可能降低.从经济性和实用性综合考虑,纳米粒子的加入量为2%(质量比)即PVDF-2比较适宜.图5 操作压力对水通量的影响21412 添加剂的加入量对水通量的影响如图6所示,在一定范围内膜的水通量随着#881#第6期蔡报祥,等:PVDF /纳米A l 2O 3共混超滤膜的制备及其性能添加剂(PVP)的加入量的增大而增大,这是因为添加剂加入量增大,膜的表皮层孔隙率越高,膜通量亦随之提高.然而,添加剂的含量不是越高越好.这是因为:第一,添加剂含量提高到一定程度时将导致铸膜液太稀不能流延成膜;第二,过高的添加剂含量将导致孔隙率升高、孔径变大,膜的强度减弱;第三,添加剂的含量过高使制膜成本显著增加.在P VP 质量比为4%时,PVDF-2的通量为145134L /(m 2#h),因此,从经济和实用性综合考虑,添加剂的质量比为4%较为适宜.图6 PVP 的加入量对水通量的影响(p =011M Pa)215 抗污染性不同纳米A l 2O 3含量共混膜通量随时间的变化情况如图7所示.不同纳米A l 2O 3含量共混膜的通量都随着过滤时间的延长而下降,但没加纳米A l 2O 3的P VDF-0膜的通量下降率为38149%,而加纳米粉末膜通量下降率最大P VDF-1为27139%,最小的P VDF-2仅为18116%.由此可见,纳米改性后的PVDF 膜的抗污染性增强了.图7 膜通量随时间的变化(p =011M Pa)3 结 论1)无机纳米粒子的加入有效地改进了膜的韧性和强度.2)纳米A l 2O 3的加入对膜的孔隙率和微观结构没有影响,只是通过改变膜的表面亲水性而改善了膜的性能.3)无机纳米A l 2O 3的加入改善了PVDF 膜的亲水性,而且膜通量得到较大提高;添加剂的适宜含量为4%.4)纳米改性使膜亲水性增强,进而使膜的抗污染性得到提高,为其更广泛地推广应用提供了可能.参考文献:[1]王湛,吕亚文,王淑梅,等.PVDF /CA 共混超滤膜制备及其特性的研究[J].膜科学与技术,2002,22(6):4-8.[2]NUN ES S P ,PE I NE M ANN K V.U ltrafiltra tion m e m-branes fro m PVDF /P MM A blends [J].Journal o fM e m-brane Science ,1992,73(2):25-35.[3]尹秀丽,邓桦,杨溥臣.PVDF /PS 共混超滤膜的研究[J].水处理技术,1997,23(2):131-134.[4]孙漓青,钱英,刘淑秀,等.聚偏氟乙烯/磺化聚砜共混相容性及超滤膜研究[J].膜科学与技术,2001,21(2):1-5.[5]于志辉,钱英,付丽.聚偏氟乙烯/聚丙烯腈共混超滤膜的研究[J].膜科学与技术,2002,22(6):4-8.[6]PETRU S J C C.P reparati on and character i zati on o f m -icropo rousm embranes ob tained from PVDF /P MM A b l ends [J].C i enc iae T ecno log i a ,1998,8(1):67-74.[7]A ERT S P,GREENBERG A R,LEY SEN R,et al .T heinfl uence of fill e r concen trati on on t he compacti on and fi-l trati on properties o 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纳米二氧化硅_聚乙烯醇复合超滤膜的制备与表征
纳米二氧化硅-聚乙烯醇复合超滤膜的制备与表征姜云鹏,王榕树(天津大学化工学院,天津 300072)摘要:通过相转化法制备了纳米SiO 2-聚乙烯醇(PVA )复合膜。
铸膜液由PVA 、纳米SiO 2、水、聚乙二醇(PEG)构成。
水为溶剂,PEG 为添加剂。
凝固浴为Na 2SO 4-KOH -H 2O 溶液。
所得膜有良好的弹性和机械强度,膜孔径对压力是敏感的,可以通过控制操作压力来控制膜的截留相对分子质量。
考察了SiO 2含量和PEG 含量对膜性能的影响,并对膜的机械性能进行了测试。
通过超滤实验对膜的抗污染性进行了评价。
关键词:聚乙烯醇;纳米二氧化硅;超滤;复合膜;抗污染性;机械性能中图分类号:T Q 325.9 文献标识码:A 文章编号:1005-9954(2003)02-0038-04膜污染是膜应用过程中要解决的首要问题[1],对现有膜材料进行改性是制造耐污染膜的常用方法之一,通过在膜材料上引入亲水性基团,从而减少膜对污染性物质(油、蛋白质等有机物)的吸附[2)3]。
直接选择亲水性物质做膜材料是解决膜污染问题的另一有效方法,其中由于PVA 含有多个羟基,具有亲水性而在膜研究领域备受人们的关注。
人们或者选择PVA 作为复合材料[4)6],或者用PVA 直接制造膜[7)10]。
但是,由于PVA 的湿膜强度小,不耐压,使得PVA 膜的应用受到限制。
虽然通过交联反应可以提高PVA 膜的强度和塑性,但水通量有很大程度的下降[11]。
近几年来,有机物-矿物质膜得到了很大发展。
许多研究者认为[12)15]向有机物中添加矿物质,可以增加膜的强度和寿命,抑制大孔的形成,增加孔间的联系,从而使膜具有优异的渗透性而保留特性不变,同时使膜具有良好的抗污染性。
本文把PVA 溶于90e 的热水中制成铸膜液,并向铸膜液中掺杂一定量的纳米SiO 2,以PEG 为致孔剂,然后通过相转化法制膜,所制得的膜即保留了PVA 的亲水性,从而具有强的抗污染能力,又保留了SiO 2纳米陶瓷材料的强度和韧性,弥补了PVA 湿膜强度低,不耐压的缺陷。
SiO2对PVDF超滤膜性能的影响
SiO2对PVDF超滤膜性能的影响
陈娜;彭跃莲;纪树兰
【期刊名称】《膜科学与技术》
【年(卷),期】2007(027)003
【摘要】把SiO2纳米颗粒加入到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中能配成稳定、均匀、透明的溶液,同时会使铸膜液黏度增大.采用相转化法和溶剂浇铸法制成两类有机-无机杂化膜.实验结果表明,亲水型SiO2能增强膜的亲水性,减慢膜的凝胶速度,并使膜的纯水通量、截留率、孔隙率和结构发生显著的改变.
【总页数】5页(P21-24,39)
【作者】陈娜;彭跃莲;纪树兰
【作者单位】北京工业大学,环境与能源工程学院,化学化工系,膜技术研究室,北
京,100022;北京工业大学,环境与能源工程学院,化学化工系,膜技术研究室,北
京,100022;北京工业大学,环境与能源工程学院,化学化工系,膜技术研究室,北
京,100022
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028.8
【相关文献】
1.小截留分子量共混超滤膜的研究(Ⅱ)——PVDF与PVAc共混前后超滤膜性能的
比较 [J], 龚琦;杜邵龙;董声雄
2.纳米SiO2的加入对PVDF/SiO2超滤膜结构和性能的影响 [J], 张晶;李雪茹;樊
文玲;李磊
3.纳米SiO2及PVP-g-SiO2对PVC/PPSU共混超滤膜性能的影响 [J], 陈云逸;刘倩文;顾倩倩;王军
4.纳米颗粒对PVDF超滤膜性能影响的研究 [J], 吕慧;班辉;于水利;赵晴
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《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》
《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》一、引言随着纳米科技的快速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质在各个领域中得到了广泛的应用。
其中，纳米SiO2材料因其高比表面积、优异的化学稳定性和良好的生物相容性而备受关注。
溶胶-凝胶法作为一种常用的制备纳米材料的方法，因其操作简单、原料易得、产物性能优良等优点被广泛应用于纳米SiO2材料的制备。
本文将详细介绍溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料的工艺流程、影响因素及产物性能，并探讨其在不同领域的应用。
二、溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料1. 原料与设备溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料所需原料主要包括硅源、催化剂、溶剂等。
其中，硅源通常为硅酸酯类化合物，如正硅酸乙酯。
设备方面，需要搅拌器、恒温箱、干燥箱等。
2. 制备工艺流程（1）将硅源、催化剂、溶剂按照一定比例混合，在搅拌器中搅拌均匀；（2）将混合物在恒温箱中加热，使硅源发生水解和缩聚反应，形成溶胶；（3）将溶胶在干燥箱中干燥，得到湿凝胶；（4）对湿凝胶进行热处理，去除其中的有机物和水分，得到干凝胶；（5）将干凝胶破碎、研磨，得到纳米SiO2粉末。
3. 影响因素溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料的过程中，影响因素较多。
其中，硅源的种类和浓度、催化剂的种类和用量、反应温度和时间等都会影响产物的性能。
此外，溶剂的种类和用量也会对产物的形貌和粒径产生影响。
三、产物性能通过溶胶-凝胶法制备的纳米SiO2材料具有高比表面积、优异的化学稳定性和良好的生物相容性。
此外，通过调整制备过程中的参数，可以获得不同粒径和形貌的纳米SiO2材料，以满足不同领域的应用需求。
四、应用研究1. 催化剂载体纳米SiO2材料具有较高的比表面积和良好的化学稳定性，可作为催化剂载体应用于化工、环保等领域。
例如，可将贵金属纳米颗粒负载在纳米SiO2表面，提高催化剂的活性和选择性。
2. 复合材料制备纳米SiO2材料可与其他材料复合，制备具有特殊性能的复合材料。
纳米颗粒对PVDF超滤膜性能影响的研究
Ａｂｔａ ｔ Ｐｌｖ ｙｉ ｎ ｕｒ ｅ（ Ｖ Ｆ ｈａ ｈａｉ Ｕ ）ｍ ｍ ｒｎ ｓ ｒ ｍ ｄｆ ｄｂ — ｓｒｃ ： ｏ ｉ ｌ ｅ ｅ ｏ ｄ Ｐ Ｄ ）ｕ ｒ ｒｔ ｎ（ Ｆ ｅ ｂａ ｅ ｅ ｏｉｅ ｙＵ ｙｎ ｄ ｆ ｉ ｌ ｉ ｆ ｏ ａ ｉ ｎ ｏ ｌ ｉ ｅｓ ｇｎｎ —ｉ ｄａ ｍ ｎ Ａ ２ ３ ｎ ｉ ｎ ｍ ｄ ｘ ｅ（ ｉ２ ａｔ ｌ ｅ ｉ ｒ ｙｄｓ ｒ ｎ ａｏｓ ｅ ｌ ｉａ（ １ ）ａ ｄｔａ ｉ ｉ ｉ ＴＯ ）ｐｒｃｅ ｉ ｔ ｆｍ ｐ ｉ ｚ ｕ Ｏ ｔ ｕ ｏｄ ｉ ｓｎｈ
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纳米 颗 粒 对 Ｐ Ｄ Ｖ Ｆ超 滤 膜 性 能 影 响 的研 究
吕 慧 班 辉 于 水利 ， ， ， 赵 睛
（． １ 哈尔滨工业 大学 市政环境工程学 院 ， 哈尔滨 １０ ９ ；． ５０ ０ ２ 大庆油田采油二厂 ， 黑龙江 大庆 １ ３ １ ） ６４ ４ 摘 要： 通过纳米共混的方法， 利用纳米铝（ ｌ ， 及纳米二氧化钛 （ ｉ ， 颗粒来合成 Ｐ Ｄ Ａ ） ０ ＴＯ ） ｖ Ｆ超滤膜．
了极大的改善和提 高． 而且 Ｐ Ｄ ／ Ｉ ， ｉ Ｖ Ｆ Ａ ／ＴＯ 共混膜是所有被 测定 的膜 中性 能最好 的． Ｏ 关键词 ： 超滤膜 ； 聚偏 氟 乙烯 ； 纳米铝颗 粒（ １Ｏ ） 纳米二 氧化钛颗粒（ ｉ ， ； Ａ ； ＴＯ ） 膜改性
纳米颗粒对PVDF超滤膜性能影响的研究
第24卷第1期2008年2月 哈尔滨商业大学学报(自然科学版)Journa l of Harb i n Un i versity of Co mm erce (Na tura l Sc i ences Ed iti on)Vol .24No .1Feb .2008收稿日期:2007-06-30.基金项目:国家863高技术发展计划(2006AA062303).作者简介:吕 慧(1982-),男,博士,研究方向:膜科学与技术及其在水处理中的应用.于水利,男,哈尔滨工业大学教授、博士生导师,研究方向:水处理.纳米颗粒对P VDF 超滤膜性能影响的研究吕 慧1,班 辉2,于水利1,赵 晴1(1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨150090;2.大庆油田采油二厂,黑龙江大庆163414)摘 要:通过纳米共混的方法,利用纳米铝(A l 2O 3)及纳米二氧化钛(Ti O 2)颗粒来合成P VDF 超滤膜.实验中通过相转化法制得:P VDF,P VDF /A l 2O 3,P VDF /Ti O 2,P VDF /A l 2O 3/Ti O 2,四种超滤膜,并通过超滤实验测试了四种膜的纯水通量及抗污染性.通过测定膜表面和水之间的接触角来定量分析比较膜表面的亲水性.实验中利用SE M 观察了膜的表面和内部微观结构.测定并讨论了纳米颗粒对膜渗透性能、抗污染性及膜形态和结构的影响.实验结果表明由于纳米颗粒的加入,膜的特性及性能得到了极大的改善和提高.而且P VDF /A l 2O 3/Ti O 2共混膜是所有被测定的膜中性能最好的.关键词:超滤膜;聚偏氟乙烯;纳米铝颗粒(A l 2O 3);纳米二氧化钛颗粒(Ti O 2);膜改性中图分类号:T U99112 文献标识码:A 文章编号:1672-0946(2008)01-0026-03Study on effect of nano 2si zed parti cles on PVD F ultraf iltra ti on m em brane performanceLV Hui 1,BAN Hui 2,Y U Shui 2li 1,ZHAO Q ing1(1.School ofMunici pal and Envir on mental Engineering,Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin 150090,China;2.Daqing O ilfield Company L td,Daqing 163414,China )Abstract:Polyvinylidene fluoride (P VDF )ultrafiltrati on (UF )me mbranes are modified by u 2nif or m ly dis persing nano 2sized alu m ina (A l 2O 3)and titaniu m di oxide (Ti O 2)particles in the P VDF casting s oluti on .The P VDF,P VDF /A l 2O 3,P VDF /Ti O 2and P VDF /A l 2O 3/Ti O 2me m 2branes are p repared by the phase 2inversi on p r ocesses .The per meati on flux and anti 2fouling perfor mance of wet me mbranes were exa m ined in the UF laborat ory unit .The hydr ophilicity changes of the me mbranes are detected by measuring the contact angle bet w een water and me mbrane surface .The me mbrane surface and cr oss 2secti onal structures are observed by scan 2ning electr on m icr oscopy (SE M ).The effect of nano meter particles on the me mbrane per me 2ati on p r operties,anti 2f ouling perfor mances,and me mbrane mor phol ogies and structures are ex 2a m ined and discussed .The experi m ental results indicated that the me mbrane p r operties and perfor mances are significantly i m p r oved due t o the additi on of nano 2sized particles and P VDF /A l 2O 3/Ti O 2co mposite me mbrane was the best one in all of the me mbranes menti oned above .Key words:ultrafiltrati on me mbrane;polyvinylidene fluoride;nano 2sized A l 2O 3particles;nano 2sized Ti O 2particles;me mbrane modificati on 高分子有机材料聚偏氟乙烯(P VDF )由于其优秀的内在特性,已经被广泛地用于超滤膜的制备和研究.P VDF是一种半晶体结构聚合物,它由结晶相和无定形相共同组成.当P VDF遇到大多数腐蚀性化学物质及有机化合物时,如酸、碱、强氧化剂、卤代物,都能够保持稳定[1,2].P VDF超滤膜是一种典型的内含指状孔的半对称膜.因此,P VDF 超滤膜被广发地用于污水处理.Bottino[3,4]和U raga m i[5]等人已对相转化法制备和表征P VDF平板超滤作了大量的研究.近年来,越来越多的科学家把研究兴趣投向了膜的改性研究,其中包括膜的物理共混改性,膜的化学接枝改性以及膜的表面改性,这些改性技术提高了P VDF超滤膜的特性和性能.J・Marchese等人[6]和B・Jung[7]报道了向铸膜液里添加亲水性物质可以提高膜的渗透性能及水通量,原因就是亲水性物质可以提高膜表面及内部膜孔的亲水性.Genne等人[8]研究了无机添加物对于超滤膜渗透性能,表面形态及结构的影响.Lu Yan等人[9]发现把纳米铝颗粒均匀地分散在P VDF铸膜液内,可以使P VDF超滤膜的性能得到一定的提高.由于Ti O2无毒性,抑菌杀菌性,以及良好的亲水性等特性[10,11],它已经被广泛研究并且用于膜的制备和改性.本文合成了4种P VDF超滤膜(P VDF,P VDF/ A l2O3,P VDF/Ti O2和P VDF/A l2O3/Ti O2),并通过AF M、SE M等先进的检测分析仪器对他们的性能进行了表征和比较.讨论了两种纳米颗粒(纳米铝和纳米二氧化钛)对P VDF超滤膜性能的影响.1 实验材料和方法1.1 实验材料本实验中所使用的P VDF是从上海三爱富新材料有限公司购买.N—N二甲基乙酰胺(D MAc,> 99%)被用作有机溶剂.聚乙烯吡咯烷酮(P VP)为分析纯级.纳米铝(A l2O3)和纳米二氧化钛(Ti O2)颗粒尺寸为10n m,从厦门麦凯伦科技有限公司购得.去离子水和乙醇的混合溶液被用作凝固浴.1.2 膜的制备本实验中所用的膜通过相转化法在实验室制得.首先,在室温下将P VDF粉末(质量为铸膜液总质量的19%)溶于强有机溶剂N—N二甲基乙酰胺(DMAc,质量为铸膜液总质量的77%);其次,将纳米颗粒和添加剂聚乙烯吡咯烷酮(P VP,质量为铸膜液总质量的4%)在搅拌状态下加入P VDF溶液中,然后将混合溶液置于超生分散器中30m in,使得纳米颗粒均匀地分散在铸膜液中;最后,在暗处静置24h自然脱泡.将适量铸膜液均匀分散在玻璃板上,空气中暴露50s后,将带有铸膜液的玻璃板浸入由去离子水和乙醇混合而成的凝固浴中.待膜自动从玻璃板上脱落后,将膜清洗并浸在蒸馏水中以留备用.P VDF超滤膜中含纳米颗粒0%,P VDF/A l2O3膜中含纳米铝颗粒3%,P VDF/Ti O2膜中含纳米二氧化钛3%,P VDF/A l2O3/Ti O2膜中含纳米二氧化钛1%,纳米铝2%,以上均为相对于P VDF粉末质量的百分比.1.3 膜性能表征在不同过膜压力(0.1～0.4MPa)下的纯水通量在超滤杯中测得,其有效过滤面积为32.2c m2.膜的抗污染性实验也在超滤杯中进行,进水为1%的α-淀粉酶溶液,过膜压力为0.1MPa.通过测定水与膜表面的接触角来比较膜的亲水性差异.膜的内部膜孔分布,表面及内部结构通过扫描电镜SE M(Quanta200,FE I)测得.2 结果和讨论2.1 膜的纯水通量及亲水性从图1可以看出,由于纳米颗粒的加入使得膜的纯水通量显著增加.P VDF/A l2O3膜和P VDF/ Ti O2膜在相同的的过膜压力下有着相似的纯水通量.显然,P VDF/A l2O3/Ti O2共混膜在本实验所测定的四种膜之中,具有最好的渗透特性.纳米铝颗粒和纳米二氧化钛颗粒都是强亲水性物质,因此他们的加入极大地增强了P VDF超滤膜的亲水性,使得水分子更容易通过膜.从表1可以看出P VDF/ A l2O3/Ti O2共混膜的接触角是4种膜之中最小的.水与膜的表面接触角越小,膜的亲水性越强.图1 膜的纯水通量2.2 膜的抗污染性实验膜的抗污染性能通过4种膜在0.1MPa,进水・72・第1期 吕 慧,等:纳米颗粒对P VDF超滤膜性能影响的研究表1 膜表面与水之间的接触角膜接触角/(°)P VDF 80.52P VDF /Al 2O 355.84P VDF /Ti O 256.14P VDF /A l 2O 3/Ti O 250.69为1%的α-淀粉酶溶液时的通量下降来进行比较.膜的亲水性影响膜表面吸附过程的一个重要因素,因此增强膜的亲水性是一种提高膜的抗污染性的有效方式.从图2可以看出,纳米颗粒的加入显著地提高了膜的抗污染能力,P VDF /Ti O 2膜和P VDF /A l 2O 3/Ti O 2膜具有相似的抗污染能力,而且他们明显好于P VDF 膜和P VDF /A l 2O 3膜.2.3 膜的微观结构和形态从图3可以看出,纳米颗粒加入并没有改变膜的表面及内部结构.经纳米改性后的膜仍然具有P VDF 超滤膜典型的非对称形态,其内部膜孔仍为指状孔.通过对比图3中第一排和第二排两排图片,可以清楚地看到经过纳米改性后的膜和未经改性的P VDF 膜相比,具有较好的抗污染性,并且经过了两种纳米颗粒改性的P VDF /A l 2O 3/Ti O 2膜的抗污染性在4种膜之中最强.图2 0.1M Pa 下膜通量的下降图3 SE M 微观图像:abcd 为净膜表面;efgh 为污染后膜表面;ijkl 为膜立面结构(ae i 为PV D F 膜;bfj 为PVD F /A l 2O 3膜;cgk 为PVD F /T i O 2膜;dhl 为PVD F /A l 2O 3/T i O 2膜)(下转第112页)(αi-r)(αi-r)-12JWW∑m1∑m1J i W J j Wσij P i P j.约束边界条件为J(W,P,T)=B(W,T).参考文献:[1] 雍炯敏.数学金融学[M].上海:上海人民出版社,2003.[2] 叶永刚.金融工程概论[M].武汉:武汉大学出版社,2000.[3] 洛伦兹・格利茨.金融工程学[M].北京:北京经济科学出版社,1998.[4] K ARATZ AS,SHREVE S E.Methods of Mathe matical Finance[M].Ne w York:Sp ringer-Verlag,1998.[5] MERT ON R C.Continuous-Ti m e Finance[M].Oxford:BasilB lack well,1992.(上接第28页)3 结 语综上所述,本实验通过相转化法制备了4种超滤膜:P VDF、P VDF/A l2O3、P VDF/Ti O2、P VDF/ A l2O3/Ti O2,其中后3种超滤膜为纳米改性膜.纳米颗粒的加入并没有影响P VDF超滤膜的非对称形态,膜内部仍为指状结构.但是,膜的亲水性、渗透通量及抗污染性得到了显著的提高.另外,经过两种纳米颗粒共混改性的P VDF/A l2O3/Ti O2膜与仅经过一种纳米颗粒改性的P VDF/A l2O3膜和P VDF/Ti O2膜相比,具有更好的渗透特性和抗污染能力.参考文献:[1] LOV I N GER A J.Poly(vinylidene fluoride)[M]//BASSETT DC.Devel opment in Crystalline Poly mers,London:App lied Sci2ence Publishers,1982,1:195.[2] DOHANY J E.Fluorine2Containing Poly mers,Poly(V inylideneFluoride)[M]//OTH MER K.Encycl opedia of Che m ical Tech2nol ogy,3rd ed..Ne w York:W iley,1980,11:64-74.[3] BOTTI N O A,CAP ANNE LL I G,MUNAR I S.Per meati on char2acteristics of poly(vinylene fluoride)me mbranes[J].Poly mer,1980(21):21.[4] BOTTI N O A,CAMERA2RODA G,CAP ANNELL I G,et al.Thef or mati on of m icr opor ous polyvinylidene difluoride membranes byphase separati on[J].Journal of Me mbrane Science,1991,57(1):1-20.[5] URAG AM I T,F UJ I N OT O M,S UGI HARA M.Studies on syn2theses and per meabilities of s pecial poly mer membranes24.Per2 meati on characteristics of poly(vinylene fluoride)me mbranes[J].Poly mer,1980,21(9):1047-1050.[6] MARCHESE J,P ONCE M,OCHOA N A,et al.Fouling behav2i our of polyehersulf one UF me mbranes made with different P VP[J].Journal of Me mbrane Science,2003,211(1):1-11. [7] JUNG B.Preparati on of hydr ophilic polyacryl onitrile blend me m2branes for ultrafiltrati on[J].Journal of Me mbrane Science,2004,229(1-2):129-136.[8] GENNE I,K UYPERS S,LEYSEN R.Effect of the additi on ofZr O2,t o polysulf one based UF me mbranes[J].Journal ofMe m2 brane Science,1996,113(2):343-350.[9] LU Y,Y U S L,CHA IB X,et al.Effect of nano-sized A l2O32particle additi on on P VDF ultrafiltrati on me mbrane perf or mance[J].Journal of Membrane Science,2006,276(1-2):162-167.[10] 刘 平,林华香,付贤智,等.掺杂Ti O2光催化膜材料的制备及其灭菌机理[J].催化学报,1999,20(3):325-328.[11] Y ANG Y N,WANG P.Preparati on and characterizati ons of anew PS/Ti O2hybrid me mbranes by s ol2gel p r ocess[J].Poly2mer,2006,47(8):2683-2688.。
PVDF-SiO2杂化超滤膜的制备及表征
PVDF-SiO2杂化膜的制备及性能表征张晶, 樊文玲,李磊*南京大学化学化工学院应用化学系，南京，2100931. 前言超滤被广泛应用于各种膜分离过程，尤其是废水处理[1]中。
膜的亲水性和孔结构是膜使用过程中的两个决定因素，通过相转化法制得的非对称膜具有致密皮层和多孔亚层，孔隙率和孔径的形成取决于溶剂和非溶剂的扩散速率，而亚层的孔结构受制膜液组成和凝胶浴组成的影响，可通过选择合适的凝胶浴组成来得到具有理想孔结构的膜。
聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶型聚合物, 具有优良的化学稳定性、耐热性、机械稳定性[2,3]等, 并且能在较低温度下溶于一定的强极性有机溶剂, 易于用相转化法制膜,是一种综合性能优良的新型聚合物膜材料。
但PVDF的表面能极低,是一种疏水性较强的材料,其制得的膜在分离油/水体系(尤其是含蛋白质的溶液) 时吸附污染严重,降低膜的使用寿命,限制其在膜分离领域中的应用。
对PVDF超滤膜进行改性以提高亲水性，可使膜的综合性能得以提高，拓展其使用范围。
对PVDF超滤膜的改性方法主要有共混[4-6]改性，共聚改性[7,8]，表面化学改性[9]，表面接枝改性[10]等。
共混法条件温和，通过将PVDF与亲水性高聚物或无机粒子直接混合来改善膜的性能，亲水性高聚物的加入虽提高膜的亲水性，但降低膜的机械强度；与无机粒子共混制得的有机-无机杂化膜具有优良的性能[11]，有机组分保证膜的韧性，而无机粒子增强膜的机械强度。
与PVDF共混的无机粒子有纳米SiO2,TiO2,ZrO2等，其中，纳米SiO2比表面积大,具有很高的表面化学能因而具有较高的亲水性，使得其成为首选的纳米无机粒子。
本文通过相转化法制备PVDF杂化膜，研究了纳米SiO2的含量，两种凝胶浴组成（去离子水和体积比为2：10的乙醇：水）对膜亲水性、孔径、孔隙率、水通量、截留率和抗污染性的影响。
同时，也研究了支撑层对膜性能的影响，复合膜是将制膜液涂布在无纺布上然后浸入凝胶浴中，均质膜是将制膜液直接涂布在玻璃板上然后浸入凝胶浴中。
《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》
《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料因其独特的物理、化学性质在众多领域中得到了广泛的应用。
其中，纳米SiO2材料因其高比表面积、优异的化学稳定性和良好的生物相容性，在催化剂、生物医药、电子器件等领域具有广泛的应用前景。
溶胶-凝胶法作为一种制备纳米材料的有效方法，因其操作简便、可控制备等优点，在纳米SiO2材料的制备中得到了广泛的应用。
本文将详细介绍溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料的工艺过程、影响因素及产品性能，并探讨其在各个领域的应用研究。
二、溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料1. 制备原理溶胶-凝胶法是一种通过溶胶到凝胶的转变过程来制备纳米材料的方法。
在制备纳米SiO2材料时，主要利用硅源（如正硅酸乙酯）在酸性或碱性条件下水解缩合，形成溶胶，然后通过溶剂挥发或热处理使溶胶转化为凝胶，最后经过干燥、热处理等工艺得到纳米SiO2材料。
2. 制备工艺过程（1）原料准备：选择合适的硅源、溶剂、催化剂等原料。
（2）溶胶制备：将硅源在酸性或碱性条件下加入溶剂中，通过水解缩合反应形成溶胶。
（3）凝胶化：通过溶剂挥发或热处理使溶胶转化为凝胶。
（4）干燥与热处理：将凝胶进行干燥、热处理等工艺，得到纳米SiO2材料。
3. 影响因素溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料的工艺过程中，影响因素较多，主要包括原料种类及配比、反应温度、反应时间、溶剂种类、催化剂等。
这些因素均会影响最终产品的性能和产率。
三、产品性能及表征通过溶胶-凝胶法制备的纳米SiO2材料具有高比表面积、优异的化学稳定性、良好的生物相容性等优点。
通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积测试等手段对产品进行表征，可得到其晶体结构、形貌、粒径等信息。
四、应用研究1. 催化剂领域纳米SiO2材料因其高比表面积和良好的化学稳定性，可作为催化剂或催化剂载体。
在石油化工、环保等领域有着广泛的应用。
2. 生物医药领域纳米SiO2材料具有良好的生物相容性，可用于制备生物医药载体、药物缓释材料等。
二氧化硅纳米粒子尺寸对其复合增强聚丙烯酰胺水凝胶性能影响研究
本刊特稿2019·139当代化工研究Modern Chemical Research二氧化硅纳米粒子尺寸对其复合增强聚丙烯酰胺水凝胶性能影响研究＊吕东1,2 高博强1 杨琥1* 郭学锋2*（1.南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室 江苏 2100232.南京大学化学化工学院 江苏 210023）摘要：本论文制备了一系列聚丙烯酰胺（PAM）复合不同粒径的单分散二氧化硅纳米粒子（MSNP）的水凝胶材料（MSNP-PAM）。
详细研究了MSNP纳米粒子尺寸对MSNP-PAM力学性能的影响。
结果表明通过与MSNP的有效结合纳米复合水凝胶的抗压强度得到增强，但纳米复合水凝胶的抗压强度与复合的MSNP尺寸之间呈反比关系。
这可能是较小尺寸纳米颗粒具有较大的比表面积和较高的活性从而较小尺寸的MSNP具有较高的抗压强度增强效果。
关键词：纳米复合水凝胶；二氧化硅纳米粒子；纳米粒子尺寸效应；机械性能中图分类号：TQ 文献标识码：AStudy on the Effects of Nanoparticle Size on the Mechanical Properties ofPolyacrylamide-Silica Nanocomposite HydrogelsLv Dong 1,2, Gao Boqiang 1, Yang Hu 1, Guo Xuefeng 2(1.State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, School of the Environment, Nanjing University,J iangsu, 2100232.School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, J iangsu, 210023)Abstract ：A series of nanocomposite hydrogels (MSNP-P AM) consisting of polyacrylamide (P AM) network and mono-dispersed silicananoparticles (MSNP) with various particle sizes was prepared. The effects of nanoparticle size on the mechanical properties of MSNP-P AM were investigated. It was found that the compressive strength of the nanocomposite hydrogels was enhanced by composition with MSNPs and was greatly affected by the nanoparticle size. It showed an inverse proportional relationship between the compressive strength of nanocomposite hydrogels and nanoparticle size. The MSNP with smaller size endued higher enhancing effect, which may result from a larger surface area and higher activity of nanopartilces with smaller size.Key words ：nanocomposite hydrogels ；silica nanoparticle ；nanoparticle size effect ；mechanical properties1.引言聚合物水凝胶是一种非常有趣的软物质材料，它具有高吸水性和良好的生物相容性，在人造组织和生物医学等多个领域具有优良的应用前景[1-2]。
纳米二氧化硅PPT资料(正式版)
开通发过研 两制种生互物不降相解溶的介溶孔剂二在氧表化面硅活药性物剂输的送作体用系下是形今成后乳发液展，的在一微个泡重中要经方成向核。、聚结、团聚、热处理后得到纳米粒子。 溶通胶过在 两溶种液互中不形相成溶稳的定溶的剂透在明表体面系活，性经剂陈的化作胶用粒下间形缓成慢乳聚液合，，在形微成泡三中维经空成间核网、络聚结构、的团凝聚胶、，热当处网 理络后间得充到满纳了米失粒去子流。动性的溶剂，便
将磁性纳米颗粒（Fe3O4 ）与介孔 SiO2 纳米 粒子复合可以 作为核磁 共振成 像 (MRI) 的造 影剂。
实验：静脉注射荷兰小鼠
靶向修饰的多功能介孔二氧化硅纳米输送体系
而纳米药物输送体系本身具有独特的尺寸效应， 还可以对其功能化修饰，从而实现对病灶部位的 靶向聚集。
以PEG为模板，修饰叶酸，MSN-FOL。 羧基修饰，构建了叶酸调控的靶向药物输送体系，
纳米SiO2 制备方法
物理法一般是指机械粉碎法，利用超级气流粉 碎机或高能球磨机等将Si02的聚集体粉碎，产 品粒度一般能达到1～5µm 。
化学法可制得纯净且粒径分布均匀的超细Si02 颗粒，其主要包括沉淀法、溶胶凝胶法、微乳 液法 。
沉淀法
是将不同化学成分的物质首先在溶液状态下进行混合，在 混合溶液中加入适当的用来沉淀制备纳米颗粒的前驱体沉 淀剂，再将此沉淀物进行干燥或煅烧，从而得到相应的纳 米颗粒。
介灰孔混S凝iO土2和纳矿米渣颗混粒凝可土用的作休药眠物期载，体使第二峰，第三峰都提前达到，加速了放热速率，并且效果比硅灰更显著。
纳米SiO2等外加掺合料对EPS超轻混凝土的影响
纳米SiO2等外加掺合料对EPS超轻混凝土的影响摘要：聚苯乙烯泡沫塑料（简称EPS）超轻混凝土是一种新型的轻骨料混凝土，它以其优越的热工性能和显著的经济效益越来越受到工程界的重视。
在其中添加纳米SiO2等外加掺合料，能提高EPS超轻混凝土的性能，改善混凝土的微观结构和力学性能，研究纳米材料等外加掺合料对EPS超轻混凝土抗冻性能的影响具有重要的意义，具有非常重要的工程实用价值和社会经济效益。
关键词:纳米SiO2；EPS超轻混凝土；影响Abstract: the polystyrene foamed plastic (hereinafter referred to as EPS) ultra light concrete is a new type of light weight aggregate concrete, it with its superior thermal performance and remarkable economic benefits more and more get the attention of the engineering. In which add nano SiO2, plus admixtures, can improve the performance of the concrete EPS super light, improve the concrete of the microstructure and mechanical performance, the nano materials and admixtures to EPS super light frost resistance of concrete influence has an important meaning, have very important engineering practical value and social economic benefits.Keywords: nano SiO2; EPS ultra light concrete; influence中图分类号: TU5文献标示码: A 文章编号:1 概述纳米SiO2、可再分散乳胶粉、纤维素醚、聚丙烯纤维（PP纤维）是EPS 超轻混凝土的外加掺合料。
阳离子淀粉-阴离子纳米二氧化硅体系对留着和滤水的影响
阳离子淀粉-阴离子纳米二氧化硅体系对留着和滤水的影响王成海（编译）【摘要】纳米粒子作为助留助滤剂被广泛用于造纸行业,通常与像阳离子淀粉这样的高阳离子电荷密度的聚合物共同使用。
尽管如此,人们对其在湿部系统中的作用发挥及作用机理知之甚少。
该研究通过一些过程参数（滤水、留着以及整个系统的静电作用）来表征纳米二氧化硅在造纸湿部系统中的作用。
结果表明,纳米二氧化硅的性能可通过其与湿部系统中的复杂环境相互作用表现出来。
这种相互作用机理似乎依赖于纳米粒子进入阳离子淀粉-细小组分-纤维形成的网络结构中,纤维网络在成形网上形成一种多孔结构的湿纸幅,这些均与浆料滤水和留着关系密切。
【期刊名称】《造纸化学品》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P51-55)【关键词】纳米二氧化硅;阳离子淀粉;纳米粒子;滤水;阴离子;相互作用机理;湿部系统;硅体【作者】王成海（编译）【作者单位】不详【正文语种】中文【中图分类】TS236.9纳米粒子作为助留助滤剂被广泛用于造纸行业，通常与像阳离子淀粉这样的高阳离子电荷密度的聚合物共同使用。
尽管如此，人们对其在湿部系统中的作用发挥及作用机理知之甚少。
该研究通过一些过程参数（滤水、留着以及整个系统的静电作用）来表征纳米二氧化硅在造纸湿部系统中的作用。
结果表明，纳米二氧化硅的性能可通过其与湿部系统中的复杂环境相互作用表现出来。
这种相互作用机理似乎依赖于纳米粒子进入阳离子淀粉-细小组分-纤维形成的网络结构中，纤维网络在成形网上形成一种多孔结构的湿纸幅，这些均与浆料滤水和留着关系密切。
近几年来，包括纳米二氧化硅在内的各种阴离子胶体二氧化硅已经被大量使用。
实验室条件下制备的纳米二氧化硅（有机物改性的阳离子纳米二氧化硅或其他纳米结构的二氧化硅和硅酸盐）也已应用于造纸中。
表1为典型的纳米二氧化硅特性。
关于在阳离子聚合物存在情况下纳米粒子对浆料滤水和留着的影响已开展了大量研究，但是纳米粒子通过何种机理来改善滤水和留着仍旧未被充分理解。
PVDF与PTFE
2. PTFE的介绍
ＰＴＦＥ膜材料是指在用３微米细的玻璃纤维编织成的基布上 涂敷ＰＴＦＥ即聚四氟乙烯树脂而形成的复合材料。 ＰＴＦＥ膜材料具有高透光性、高强度、耐久性、防火性、耐 腐蚀性、抗紫外线、自洁性等特点，由于ＰＴＦＥ树脂具有斥 水，斥油，非粘着性等特性，所以不容易附着脏物，而且ＰＴ ＦＥ的表面摩擦力很小，附着的脏物会被雨水自动冲掉，所以 ＰＴＦＥ膜材料具有较强的自洁性，一般使用多年不需要清洗 仍可保持洁白，而且由于ＰＴＦＥ膜材的基布采用的是玻璃纤 维织物，所以其具有很好的防火性能。被称为塑料之王。
结果表明：P V D F膜的疏水性随着铸膜液中P V D F含量的升高 而降低。 铸膜液中P V D F浓度较低时成膜后膜 表面结构较 P V D F浓度较高时膜 表面结构更粗糙， 这 种粗糙结构有利于提高膜表面的疏水性。 疏水性添加剂对 P VD F膜的疏水性有明显改 善作用，不但降低了膜表 面能， 同时增大了膜表面的粗糙度．疏水性随着纳米颗粒添加量的增 大而升高；当铸膜液 中 P VDF质量分数 为 1 0 ％， 纳米 S i O2质 量分 。 数 为 2．5 ％时 ，P VD F膜的接 触角可达1 3 6 ；当铸膜液中 P VDF 质量分数为1 0 ％，纳米 T i O 2 质量分数为 1 5 ％时，P VDF膜的接触 。 角可达 1 4 1 ．
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二、亲水性添加剂对 P V D F膜结 构和性能的影响
以亲水性的聚乙二醇( P E G ) 和聚乙烯吡咯烷酮( P V P ) 为添加剂，分析了添加剂对膜孔结构、结晶度和膜性能 的影响。结果表明：添加剂能有效改善膜的孔径结构， 使得膜的微孔增多、 孔间连通性增强、膜结晶度降低， 达到提高膜的纯水通量和孔隙率的效果。 添加剂的加入会影响成膜过程中的相分离，减少延迟时 间， 使分相类型由延迟分相向瞬时分相转变，结晶化时 间变短， 使膜的结晶度降低。添加 P V P膜延迟时间最短， 表面球型颗粒最小。 膜的性能不但与膜微孔结构相关，还受添加剂的本身性 质和在膜中的残留影响。亲水性小分子P E G在成膜过程 中易于流失， 而 P V P分子与 P V D F分子之间能形成类 似氢键的作用，使得部分 P V P残留在膜内，从而提高了 膜的亲水性和纯水通量。
纳米二氧化硅粒子的制备及对BSA结构的影响
纳米二氧化硅粒子的制备及对BSA结构的影响李伟瀚;田珍珍;周鹤林;王宜美;徐畅;张怀斌【摘要】在碱性条件下水解正硅酸乙酯(TEOS)制备纳米二氧化硅(SiO2)粒子,并采用同步荧光光谱和紫外可见分光光度法探讨了SiO2对牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin,BSA)结构的影响.结果显示,SiO2纳米粒子对BSA的结构没有发生显著的影响,这说明在实验条件下,SiO2不会改变BSA分子的结构和微环境.【期刊名称】《中国无机分析化学》【年(卷),期】2016(006)001【总页数】4页(P73-76)【关键词】二氧化硅;牛血清白蛋白;同步荧光光谱;紫外可见分光光度法【作者】李伟瀚;田珍珍;周鹤林;王宜美;徐畅;张怀斌【作者单位】滨州医学院药学院,山东烟台264003;滨州医学院药学院,山东烟台264003;滨州医学院药学院,山东烟台264003;滨州医学院药学院,山东烟台264003;滨州医学院药学院,山东烟台264003;滨州医学院药学院,山东烟台264003【正文语种】中文【中图分类】O654.4;X131纳米二氧化硅具有良好的物理化学性能，在生物医药领域受到广大研究者的青睐，经常被用作靶向药物的载体[1-4]。
二氧化硅在被广泛应用同时，其对人体及其环境的毒性效应也日益受到人们的高度关注。
例如：赵峰等[5]研究发现纳米SiO2颗粒可降低血管内皮细胞活力，破坏细胞膜完整性，损伤线粒体，导致线粒体膜电位下降，最终发生细胞凋亡；纳米粒子可以随血液进入体内的各个组织器官[6]，并可以引起大鼠肺、肝、心等器官不同程度的损伤[7]。
这些研究主要集中在纳米二氧化硅对细胞和活体动物的毒性方面，而在分子水平上研究二氧化硅对蛋白质的毒性作用方面国内鲜见报道[8]。
蛋白质是组成生物体的重要物质，牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin，BSA)因与人血清白蛋白具有相似的结构常作为体外模型蛋白[9]。