温度和pH刺激响应型智能开关膜的制备与性能研究

来源 :浙江工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yty3224
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
环境刺激响应型智能膜在控制释放、智能控制分离、传感器和手性拆分等方面具有广阔的应用前景。目前关于温度和pH双重响应型智能开关膜的研究报道非常少,而采用原位自组装技术在膜的孔表面构筑微凝胶水开关的智能开关膜研究尚未见到报道。因此,深入研究该类型智能开关膜的制备方法、构效关系和刺激响应机理,从而进一步构筑具有优异开关因子、可逆响应性能的温度和pH响应型智能膜具有重要十分重要的意义。本研究通过在聚合物多孔膜的孔表面和氧化石墨烯层间构筑刺激响应开关的方式,设计并成功制备了三种温度和pH响应智能开关膜。采用二次自由基聚合法制备双响应的P4VP核/PNIPAM壳微凝胶。以聚偏氟乙烯(PVDF)为基膜材料,通过相转化法制备温度和pH响应型智能开关膜(SGMs)。刺激响应微凝胶在相转化过程中发生原位表面偏析并均匀地镶嵌在膜的表面和孔表面上。我们在2050°C和pH 26研究了智能开关膜的水力渗透性能,结果表明所制备的膜具有正温度响应特性和正pH响应特性。其中智能开关膜M2具有最佳的双重响应性能,它的水通量从20°C/pH 2的1.94 kg m-2 h-1增加到50°C/pH 6的474.91 kg m-2 h-1,其开关因子达到245。研究表明,基于不同厚度的PNIPAM壳微凝胶的智能开关膜具有不同的温度和pH响应特性。随着PNIPAM的壳层厚度的增加,膜的温度响应性能得到增强,但其pH响应性能却受到抑制。通过原位组装刺激响应型微凝胶作为多孔膜的开关,制备了一系列单或双重温度/pH响应型智能开关膜。高度交联的聚(N-异丙基丙烯酰胺-甲基丙烯酸)P(NIPAM-MAA)微凝胶在乙酸辅助的相转化过程中发生原位表面偏析,并且均匀地镶嵌在聚醚砜(PES)膜的表面和孔表面。我们在2570°C和pH 311下测试SGMs的水力渗透性能,发现具有双响应的膜M0.2获得意想不到的高开关因子,其双响应开关因子为134.6。此外,基于不同NIPAM/MAA比例微凝胶的SGMs具有不同的温度和pH响应特性。较高的NIPAM/MAA比例主导膜的温度响应性能,较高的MAA/NIPAM比例主导膜的pH响应性能。这些在表面和孔表面上原位组装微凝胶的SGMs具有增强的开关因子,可逆响应性能和自清洁性能。基于氧化石墨烯(GO)膜中的纳米通道,我们通过过滤-组装法制备了一种正温度和负pH响应的GO/水凝胶复合膜(GOGM)。在GO和微凝胶的自组装过程中,形状脆弱的水凝胶被压扁并嵌合在GO片层之间,同时还起着粘结GO片层的作用。嵌合在GO片之间温度和pH响应水凝胶赋予GO膜可控的水通道,这些可控的水通道主要取决于可变的水凝胶尺寸和不变的GO层间距。研究表明膜的厚度和微凝胶/GO的比例都会影响GOGMs的水渗透性能和响应性能。所制备的智能开关膜具有良好的温度和pH响应性能、可逆响应性能和对小分的智能渗透性能。综上所述,本研究利用相转化技术和自组装技术成功地设计并制备了几种具有温度和pH响应的智能开关膜。通过结构分析、温度和pH响应通量实验、可逆响应实验、自清洁实验和刺激响应渗透/截留实验,证明所制备的智能开关膜具有优异的温度和pH响应性能、可逆响应性能、自清洁性能和智能分离性能。
其他文献
为研究不同ZrB2溅射功率对Zr-B-Nb-N纳米复合膜结构和机械性能的影响,利用磁控多靶共溅射的方法,在不同ZrB2溅射功率下制备基底温度分别为室温和100℃的Zr-B-Nb-N薄膜,并应用
<正> 目前国内外在实施雷电防护过程中对于雷击电磁脉冲(LEMP)的防护,通常是采用电涌保护器(SPD)限制瞬态过电压和引导泄放电涌电流来实现。现在一般在SPD中使用的器件为:金
朝阳县位于辽宁省西部,属于山多地少干旱缺水的经济欠发达地区。朝阳县小凌河流域,沟壑面积占总流域面积的12%,沟壑密度6.07 km/km2。由于沟壑面积不断扩大,耕地面积逐渐减少
机床整机刚度的优化分配可以提高机床性能和降低成本。以某精密数控车床为例,结合多体系统理论和齐次坐标变换原理,建立了机床整机刚度与部件刚度之间的映射关系模型。利用该
本文介绍了平面波导(PLC)光分路器的构造和原理、特点及制作工艺。根据PLC光分路器的生产工艺,分析了影URPLC光分路器性能的主要因素.并为提升PLC光分路器性能提供了若干建议。
水资源保护工作与人民群众的利益紧密相关,但在现如今的发展过程只能够,我国的水资源问题十分严重,不仅对群众的身体健康存在一定的影响,同时也对社会经济的发展有一定的制约
“以人为本”的当代社会,在高等教育领域中贯彻学生主体的思想,以体现学生的利益,成为时代发展的必然。本文以学生利益观为贯穿全文的主线,探讨了如何在高教评估中体现学生的利益
电熔增材制造技术即3D打印技术,是采取熔接电弧作为热源实现金属丝材熔化,然后按照电熔增材制造装备控制系统设定的路径层层聚积熔敷金属直至金属工件的最终成形。该技术具有