纳米壳聚糖改性PVDF微滤膜抗污染性能的研究

研究了纳米壳聚糖改性聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜的制备方法及其抗污染性能.借助傅立叶-红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、静滴接触角测量仪等分析手段对改性后的PVDF膜进行了表征.FTIR研究结果证明,与未改性膜相比,改性膜表面有纳米壳聚糖的存在.SEM研究结果发现,孔径随纳米壳聚糖量的增加逐渐减小,而孔的数量先增加后减少.接触角和纯水通量都随纳米壳聚糖量的增加先减小后增大.在蛋白质抗污染实验中,选用牛血清蛋白(BSA)制备蛋白质溶液.改性膜具有更高的水通量恢复率,并且显正电荷性质的BSA和纳米壳聚糖之间的静电排斥力使其具有很高的截留率.所以改性膜具有很好的抗污染性能.     

纳滤膜技术净化饮用水的应用研究进展

纳滤膜技术是制备优质饮用水的有效方法.综述了纳滤膜技术净化饮用水的研究进展,研究表明,纳滤膜可有效降低饮用水的硬度,去除饮用水中砷、氟等有害物质,并且可以改善饮用水口感.纳滤膜在控制饮用水中微量有机污染物、内分泌干扰物及“三致”物质,提高饮用水的生物稳定性等方面也有很好的效果.针对如何提高纳滤膜净化效果和降低膜污染,探讨了未来纳滤膜技术应重点开展的研究工作.     

PVDF/SiO_2超滤膜抗污染特性的微观作用力分析

以无机纳米粒子(SiO2)与PVDF共混,使用相转化法制得无机-有机平板超滤膜.考察了SiO2含量在1%~3%(质量分数)范围内对PVDF超滤膜的接触角、膜平均孔径及渗透性能的影响.以BSA为标准污染物,通过过滤实验评价了SiO2改性后的PVDF超滤膜的抗污染行为.通过探针修饰,以原子力显微镜(AFM)检测技术定量分析了膜污染过程中膜面与污染物相互间的微观作用力.结果表明,添加SiO2能有效改善PVDF超滤膜的亲水性能,影响膜平均孔径和渗透性能.SiO2质量分数为1%的改性超滤膜(P1膜)孔径最大,接触角最小且渗透性能最佳,膜表面和断面微观结构的SEM表征结果也进一步证实了上述结论.膜污染评价结果显示,在BSA过滤过程中,P1膜通量衰减速度慢、清洗恢复率高,抗污染性能较好.AFM数据显示,膜面与BSA间的粘附力随膜的亲水性增大而下降,并随着污染物在膜表面的累积程度逐渐下降.初步说明膜与BSA间的微观作用力是导致膜污染发生的主要原因,SiO2的添加能够有效降低膜的初期污染进而提高膜抗污染性能.     

基于丹宁酸的低压复合纳滤膜的制备及其染料分离性能

以丹宁酸、异佛尔酮二异氰酸酯为反应物,以聚丙烯腈超滤膜为底膜,采用界面聚合法制备低压复合纳滤膜.ATR-FTIR与扫描电镜(SEM)测试结果表明,PAN表面形成无缺陷丹宁酸(TA)分离层;由于单宁酸(TA)多酚基团的空间位阻作用减慢了界面聚合反应速率,所得纳滤膜表层呈现疏松结构,在0.2MPa低操作压力下,丹宁酸复合纳滤膜的水通量可达15.81L/(m~2 h),甲基蓝截留率为94.5%;随着水相单宁酸浓度的增加,复合纳滤膜的甲基蓝截留率呈现先增加后降低的趋势,水通量的变化规律正好相反;抗污染性能测试表明,以丹宁酸制备的复合纳滤膜具有良好的抗污染性能.     

耐污染聚醚砜超滤膜的研究进展

聚醚砜(PES)具有耐高温、耐老化、抗蠕变、尺寸稳定、耐化学药品等性能,但疏水性强,易污染.抗污染超滤膜的开发可减少超滤过程的费用,增加膜的寿命.本文从膜材料改性、膜成品表面改性和改变铸膜液成分三个方面,介绍了制备耐污染聚醚砜超滤膜的方法及研究进展,并指出了这些方法的应用前景.     

膜特性对纳滤膜性能的影响

从纳滤膜特性角度,综述纳滤膜孔径、孔径分布、膜厚度、孔隙率、粗糙度、表面电荷、亲疏水性等膜特性对纳滤过程中膜污染及分离性能的影响;阐述纳滤过程中,操作压力、时间、温度、溶质浓度、pH、离子强度及膜污染等因素对膜特性的影响.对于膜分离及膜污染的认识和控制、膜性能的提高、清洗方式的选择及膜制备工艺的优化奠定了理论基础.     

MBR与NF联用净化微污染水源水研究

对纳滤膜在不同产水率条件下的净水性能和膜通量衰减过程,以及纳滤膜在产水率90％条件下的运行特性进行了分析.采用MBR作为预处理与纳滤膜联用,考察联用工艺对水中氨氮和有机物的去除效果,以及MBR膜和纳滤膜的污染情况.结果表明,相比于额定工况,纳滤膜在90％产水率条件下运行,对有机物的去除率和脱盐率分别降低4％和3.5％,仍具有优越的净水性能;膜通量衰减速度增加17％.研究同时表明,降低纳滤膜进水中有机物的浓度能够有效缓解纳滤膜的污染过程,使纳滤膜能够在90％产水率条件下保持较高的通量.MBR与纳滤膜联用对氨氮和TOC表现出良好的去除效果,在进水浓度为1.5 mg/L、3.5 mg/L时,出水分别降低到0.4 mg/L、0.2 mg/L.MBR通过去除水中的颗粒物和有机物,有效地缓解了纳滤膜的污染过程,在60天的运行中纳滤膜通量仅下降24.7％,但MBR膜TMP增长较快,试验中共进行了6次膜清洗.     

TiO_2动态改性膜应用于MBR的研究

采用二氧化钛(TiO_2)纳米粒子对聚偏氟乙烯中空纤维膜微滤膜(PVDF MF,0.1μm)和实验室自制聚砜中空纤维膜超滤膜(PSF UF,0.05μm)进行表面亲水改性,以期提高膜的抗污染能力.采用膜接触角、纯水通量、出水TOC、膜压差和扫描电子显微镜(SEM)进行表征了TiO_2动态膜的性能.将TiO_2纳米颗粒改性后的PVDF MF和PSF UF膜应用于膜生物反应器(MBR)处理模拟焦化废水(TOC=500 mg/L),考察了其对MBR过滤性能的影响.实验结果表明,改性后膜的水接触角明显减小,亲水性增强,TMP升高速率明显降低,模拟焦化废水,TOC的去除率平均可达95%,经返洗及次氯酸钠清洗后膜表面TiO_2层外观没有明显变化.改性后的膜组件较显著地增加了MBR的膜抗污染的优势,且具有一定的稳定性.因此,将TiO_2动态改性耐污染膜应用于MBR是可行的.     

啤酒酿造废水：浓水再利用

本文通过模拟演算的方法对苦咸水膜元件、低压抗污染膜元件以及纳滤膜元件进行对比分析,最终得出结论：低压抗污染膜应用在浓水回收系统中,无论是系统投资成本还是吨水电耗都有明显降低。     

耐污染反渗透/纳滤复合膜研究进展

膜污染防控是反渗透(RO)、纳滤膜研究的重要方向,是影响其应用的关键环节。本文总结了常见的反渗透膜污染类型,并对影响反渗透膜污染的关键因素进行分析;并重点综述了目前提高反渗透膜耐污性的方法,包括设计新型关键单体、表面物理改性、表面化学改性及共混改性等方法;最后对耐污染反渗透膜的研究进行了展望。     

正渗透膜污染特征及抗污染正渗透膜研究进展

正渗透技术因其能耗低、水回收率高、截留能力强等优势,成为极具发展潜力的膜分离技术.然而,膜污染引起水通量持续下降,膜寿命缩短等问题严重制约了正渗透技术的发展和应用.如何有效控制膜污染已经成为正渗透技术亟需解决的问题.本综述从正渗透膜污染的角度出发,详细总结了正渗透膜的污染特征,全面介绍了抗污染正渗透膜的研究成果.通过对比众多的研究结果发现,正渗透膜的性质、膜朝向、原料液性质以及膜过程操作条件是影响正渗透膜污染形成与清除的重要因素.通过优化操作条件虽然可部分减轻膜污染,但不能彻底解决膜污染问题.开发抗污染正渗透膜仍是根治膜污染的重要解决方案.最后详细介绍了目前抗污染正渗透膜的制备方法,包括双皮层结构正渗透膜的制备及结构调控、膜表面抗污染改性、开发抗污染亲水膜材料制备正渗透膜等.其中,新型两亲性共聚物作为支撑层材料展现出良好的发展潜力,是未来抗污染正渗透膜的发展方向.     

膜法染料废水处理工艺研究

用乙酸纤维素纳滤膜 ,对染料厂的高盐度、高色度、高CODCr染料废水的处理操作条件 (进料量、压力 )、浓缩过程 (染料含量、浓缩倍率 )、膜的污染和清洗等方面进行了详细研究 .结果表明 ,用纳滤膜技术处理染料废水时 ,过程的通量随着进料流量和操作压力的升高而增大 ,并随着浓缩过程的进行即染料含量和浓缩倍率的增加而下降 ,但仍对染料保持很高的截留率 ,且在高染料浓度 (高浓缩倍率 )下 ,压力对通量影响下降 :在过程回收率达到 80 %(浓缩 5倍 )的情况下 ,膜对废水中色度和CODCr的去除率仍相当高 ;有效的膜清洗则可提高纳滤膜处理染料废水过程的效率 ,延长膜使用寿命 ,从而使纳滤膜法染料废水处理工艺技术更具实用价值 .     

V_2O_5纳米线改性PVDF超滤膜的制备及其分离性能

水热合成出超亲水的V_2O_5纳米线,然后将其与PVDF铸膜液直接共混,制备出不同V_2O_5纳米线添加量的PVDF改性杂化超滤膜,系统地研究了V_2O_5纳米线对超滤膜结构和分离性能的影响.结果表明,随着V_2O_5纳米线添加量的增加,改性膜的孔隙率和孔尺寸逐渐增大,膜的亲水性也逐渐增强.当V_2O_5纳米线添加量为2.0%时,V_2O_5纳米线修饰PVDF膜的纯水通量达到621.98 L/(m~2·h),对BSA的截留率为92.5%.此外,抗污染实验表明,V_2O_5纳米线改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能.     

预处理对聚多巴胺改性聚丙烯微滤膜性能影响研究

分别采用等离子体及乙醇浸润法对微滤膜进行预处理以改善聚多巴胺对聚丙烯微滤膜表面及孔道的改性效果,并对比了两种方法对聚多巴胺沉积量、膜纯水通量及表面形貌的影响.沉积密度和水通量测试表明,相对于等离子体法,乙醇预浸润法可以更好地改善聚多巴胺在微孔膜内的沉积行为.表面衰减全反射红外(ATR/FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和场发射扫描电镜(FESEM)结果证实聚多巴胺可有效改性乙醇预浸润膜.能量色散X射线光谱(EDX)分析显示聚多巴胺完整且均匀地分布于膜孔道中.改性膜在为期27天的测试中表现出了较好的稳定性.此外,动态蛋白过滤实验表明,改性后膜的抗污染性能得到显著提升.     

面向软化水处理的纳滤膜分离技术

很多领域需要软化水而并非脱盐水.利用纳滤膜对二价离子(Ca2 ,Mg2 ,SO42-)高截留和对单价离子(K ,Na ,Cl-)的低截留特性,可实现软化而不是完全脱盐,以适应各种领域对软化水的要求.阐述了纳滤膜的软水原理、软水用纳滤膜的性能与选用原则;介绍了水质、操作压力及产水率对纳滤膜软水性能的影响以及纳滤膜在制取软化的饮用水、工业软化水以及海水淡化等方面的应用;通过与石灰软化和离子交换软化的比较,分析了纳滤膜软水法的经济性.指出纳滤膜软水法是一种先进的经济的水软化技术,可克服反渗透的高能耗以及石灰软化和离子交换软化产生的废渣和废水对环境的污染.因此纳滤膜软水法具有很强的竞争力,广泛采用纳滤技术制取各种用途的软化水具有十分广阔的前景.     

改性水滑石复合纳滤膜的制备及染料/盐分离性能研究

通过低饱和共沉淀法制备水滑石(LDH),采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)法在水滑石片层表面接枝聚对苯乙烯磺酸钠(PSS),制备改性水滑石LDH-PSS,最后采用层层自组装法制备LDH/LDH-PSS复合纳滤膜,并研究复合纳滤膜对染料与二价盐的分离效果以及不同添加量和LDH/LDH-PSS层数对其性能的影响.分析复合纳滤膜对一价盐、二价盐以及活性黑的截留性能和膜的纯水通量,研究复合纳滤膜的分离性能.结果表明,复合纳滤膜的纯水通量随着水滑石和改性水滑石层数的增加而降低,复合纳滤膜的纯水通量最高达到145 L/(m~2·h·MPa).复合纳滤膜对活性黑5的截留率可达96.7%,且对二价无机盐MgSO_4的截留率低至20%以下.     

两性离子聚合物功能化改性PVDF膜及其性能研究

通过活性自由基聚合用羧酸甜菜碱丙烯酸甲酯(CBMA)和苯乙烯(St)制备了一种含有两性离子的聚合物P(St_x-co-CBMA_y),并将其作为添加剂,采用非溶液致相分离(NIPS)法制备了改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜,并对膜性能进行测试研究.通过ATR-FTIR及XPS分析可知,改性膜表面出现两性离子聚合物的富集.两性离子的加入对膜的微观结构有明显影响,改性膜的孔隙率及膜厚明显增加.两性离子聚合物的加入改变了膜表面电荷分布,膜的等电点升高,对膜的抗污染性能具有一定的影响.改性膜在静态吸附条件下(pH=5.3)对1.0 g/L牛血清蛋白(BSA)和溶菌酶(LYZ)的吸附量明显降低,具有优异的抗污染性能.用改性膜对BSA和海藻酸钠(SA)进行动态过滤,结果表明,改性膜M-P1对BSA及SA的污染大部分为可逆污染,膜具有较高的通量恢复率.     

纳滤膜材质对高含盐体系中有机物截留性能的影响研究

为获得纳滤膜材质对高含盐体系中有机物截留性能的影响规律,采用截留分子量相近的有机纳滤膜和陶瓷纳滤膜对模拟高含盐体系中有机物的截留性能进行研究比较,考察运行时间、盐浓度、跨膜压差、有机物浓度等因素对截留效果的影响.结果表明,两种纳滤膜运行30 min后截留性能即可稳定;随着盐浓度的增加,膜的渗透通量和膜对有机物的截留率都下降,其中陶瓷纳滤膜对有机物的截留效果优于有机纳滤膜;有机物浓度和跨膜压差对两种膜的截留性能影响较小.因此,在高含盐体系中,截留分子量相近的陶瓷纳滤膜相比于有机纳滤膜,前者具有更大的通量和更高的有机物截留率.     

氧化石墨烯改性聚乙烯亚胺/木质素磺酸钠纳滤膜的制备及性能研究

在聚乙烯亚胺(PEI)/木质素磺酸钠(SL)纳滤膜的基础上,利用层层自组装技术,制备了氧化石墨烯(GO)改性的PEI/SL纳滤膜,通过ATR-FTIR、XPS、SEM等表征手段研究添加GO对复合膜结构的影响.结果表明,GO加入PEI或SL不影响自组装过程,并可嵌入改性膜的分离层内,且GO在PEI中的分散性优于其在SL中的分散性.在1.0 MPa操作压力下,GO改性膜分离2 g/L MgSO_4溶液的纳滤性能测试结果显示,GO在PEI溶液中添加质量浓度为0.025和0.035 g/L时性能较优,在SL溶液中添加质量浓度为0.015和0.025 g/L时性能较优,其中最优膜截留率可达90%,较未改性的PEI/SL膜提高了19%.通过层层自组装法制备的GO改性的新型纳滤膜,为改善纳滤膜性能提供了参考.     

计算流体力学在纳滤膜分离技术研究中应用

介绍了计算流体力学(CFD)在膜分离过程模拟中的基本原理,探讨了CFD在膜隔网优化设计、纳滤膜污染机理研究、纳滤膜对无机离子截留等领域中的应用,并对CFD在纳滤膜分离技术研究中的应用前景进行了展望.