操作条件对正渗透分离性能的影响

正渗透是以渗透压差为驱动力的新型膜分离过程。采用水流分布较佳的膜池结构,研究了膜朝向、流动方式对正渗透水通量性能的影响,结果表明PRO模式（当膜的活性层朝向驱动液时）的水通量明显高于FO模式（当膜的活性层朝向原料液时）,但其衰减程度较大;在溶液浓度差相同的条件下,逆流操作更利于水通量的提高。针对FO模式和逆流条件,探讨了溶液温度对水通量和反向盐通量的影响,结果表明：膜两侧溶液温度同步升高时,正渗透过程的水通量和反向盐通量均增加,且水通量的增加幅度大于反向盐通量;单侧增加溶液的温度时,驱动液侧温度升高对水通量性能的提升效果优于原料液侧。综合考虑过程能耗和系统性能,认为单独升高驱动液温度更具实用价值。     

正渗透浓缩浓盐水影响因素研究初探

采用反渗透海水淡化后的浓盐水为原料液,考察了驱动液种类、切向流速(泵转速)、原料液浓度、活性层朝向等变量对正渗透过程水通量的影响。结果表明,在相同浓度下的驱动溶液,氯化钙作为驱动溶液产生的水通量最高;氯化纳次之;葡萄糖最小,但膜对氯化钠的截留率最高,随着驱动液浓度的增大,对应的水通量增大,但水通量的增加量随驱动液浓度的增大而减小;当膜的活性层朝向原料液(正渗透模式)时,初始水通量远小于膜的活性层朝向驱动液(压力阻尼渗透模式)的水通量,但在驱动液浓度相同时正渗透模式下的平均水通量更高。在切向流速达到1 L/min后,水通量受切向流速的影响较小。最后采用HTI膜在正渗透模式下以5 mol/L NaCl溶液为驱动液、切向流速为1 L/min的条件下连续运行进行浓缩,约30 h后,在原料液的容器壁上发现了少许的沉淀物,原溶液的Na Cl回收率可达到52.6%。     

壳聚糖季铵盐汲取液的正渗透性能研究

采用超声降解方法制备了3种不同相对分子质量的壳聚糖季铵盐(CTS-QTS),通过红外光谱和凝胶渗透色谱对降解产物进行了表征,分别研究了CTS-QTS水溶液作汲取液时,CTS-QTS含量与黏度、电导率、渗透压的关系,以及不同膜朝向和汲取液CTS-QTS含量时的水通量、反向溶质通量、截盐率和水回收率等的变化规律。结果表明,正渗透膜的活性层朝向汲取液(AL-DS)模式的水通量要高于活性层朝向原料液(AL-FS)模式,但AL-DS模式下的反向溶质通量大约是AL-FS模式的2倍;在2种模式下,膜的截盐率均在99.9%以上,且AL-FS模式的截盐率略高于AL-DS。CTS-QTS汲取液的水回收性能优良。CTS-QTS有望成为低能耗型绿色正渗透汲取剂。     

壳寡糖汲取液的正渗透性能

以3种不同分子量的壳寡糖(COS)溶液为汲取液,研究了汲取液浓度与p H值、电导率、粘度和渗透压的关系,分析了不同分子量、壳寡糖浓度、膜活性层朝向时的水通量、反向溶质通量和截留率等因素的变化规律,讨论了其对纯水的回收率.结果表明,壳寡糖溶液具有较高的电导率和渗透压,可产生较高的水通量,正渗透膜的活性层朝向汲取液(AL-DS)模式时的水通量优于活性层朝向原料液(AL-FS)模式,但AL-DS模式下的反向溶质通量较AL-FS模式大;两种模式下膜的截留率均在99.9%以上,且AL-FS模式的截留率略高于AL-DS;COS汲取液对纯水的回收性能良好.     

商业正渗透膜的改性及其用于处理焦化废水的研究

正渗透技术是一种新兴的膜分离技术,在处理有机废水方面具有广阔的应用前景。分别对Poten以及HTI商业正渗透膜进行改性,并用于对焦化废水中难降解毒性小分子(吲哚和吡啶)的截留测试。探究了水相单体PIP浓度、膜朝向、汲取液浓度对改性前后两种膜水通量、J_s/J_w比值、有机物截留率的影响,以及改性前后两膜特征参数的变化。结果表明：对Poten膜和HTI膜进行界面聚合改性后,膜水通量以及J_s/J_w比值都不同程度地降低;改性后的两正渗透膜水渗透系数A、盐渗透系数B均降低,而膜结构参数S以及对NaCl和有机物的截留率均提高;其中HTI-IP复合膜对有机物的截留率(81%)明显高于IP-2(改性Poten膜)复合膜;与FO模式相比,IP-2复合膜在PRO模式下(汲取液面向活性层)具有更高的水通量及反向盐通量。此外,在两种膜朝向下,水通量及反向盐通量都随汲取液浓度的增大而增大,但是在FO模式下(料液面向活性层),通量呈现非线性增长。     

正渗透膜分离糖类有机物的影响因素研究

实验以蔗糖等中性亲水小分子有机物作为模型污染物,考察了汲取液浓度、分子量、膜朝向等因素对正渗透分离糖类有机物的影响.结果表明,蔗糖等糖类有机物能被正渗透膜有效截留.4mol/L的较高浓度汲取液导致通量明显下降.当膜活性层朝向汲取液时,增大糖类的分子量(1 000Da)导致膜通量降低,而膜截留率为91.2％.水通量产生的...     

海水驱动不同正渗透膜分离性能对比研究

以天然海水作为正渗透汲取液,对比研究CTA-ES和TFC-ES正渗透膜在不同膜朝向和错流速度下的清水通量和截留污染物效果,结果表明,2种正渗透膜在不同膜朝向下通量变化趋势类似;错流速度对活性层朝向汲取液侧运行模式(PRO)运行影响较大,体积流量为2 L/min时,正渗透性能较稳定;相同操作条件下,TFC膜具有较高的纯水渗透性和盐排斥性,最高通量是CTA膜的1.6倍以上,特性反向溶质通量在0.5以下,更适用于脱盐过程;CTA膜的运行稳定性较好,对污染物的截留率在93%以上,截留效能要优于TFC膜。     

压力延迟渗透发电技术的影响因素探究

压力延迟渗透技术作为提取盐差能的一种有效方法,已在海洋新能源开发方面展现出巨大潜力,提高盐差能发电效率是目前压力延迟渗透技术尚需解决的重要问题之一。以压力延迟渗透过程膜的水通量和功率密度为评价指标,重点研究了料液流动方式、流速和浓度等因素对压力延迟渗透过程性能的影响。结果表明,采用逆流方式、增大浓度差、提高流速均有利于提高压力延迟渗透过程中的水通量和功率密度,其中,单侧增加原料液浓度,水通量和功率密度均呈逐渐降低趋势;单侧增加驱动液浓度,水通量和功率密度均呈逐渐上升趋势。选取河水-正渗透浓盐水模拟体系,采用逆流操作,在压力差为1 200 kPa条件下,提升原料液流速效果更优;驱动液流速为1.0 L·min^-1,原料液流速从0.5 L·min^-1提升到2.0 L·min^-1时,水通量提升了17.3%,功率密度也从8.01 W·m^-2增加到9.39 W·m^-2。     

卷式正渗透膜组压力延迟渗透性能实验研究

利用卷式醋酸纤维素正渗透膜组,以Na Cl溶液和自来水分别作驱动液和料液,考察了进口压力、溶液流量、驱动液浓度和跨膜压差等因素对膜组性能的影响,并对以上4个因素进行单因素实验。结果表明,相同流速下料液流道阻力明显大于驱动液流道;随着料液和驱动液流量的增加,膜组水通量呈缓慢上升趋势,料液流量改变对水通量的影响更明显一些,但和膜片相比,膜组的单位面积水通量有所下降;通过增加驱动液浓度能够较大幅度提升膜组水通量和功率密度,但浓差极化现象的抑制作用也逐渐增加。随着跨膜压差的升高,水通量呈逐渐下降趋势,当其达到渗透压的一半时,膜组功率密度达到最大。     

正渗透膜分离技术处理生活污水的实验研究

以正渗透膜分离系统为实验装置对某校园生活污水进行处理,考察了正渗透膜在膜朝向不同时对水通量和氮的截留效率的影响以及膜污染的状况。结果表明,正渗透过程活性层朝向原料液侧的FO模式下水通量下降趋势较小,水通量较稳定,且对污水中的氮污染物的截留效果好于压力阻尼渗透过程活性层朝向驱动液侧的PRO模式。FO模式运行下的膜污染比PRO模式相对较轻,污染物质在膜的活性层表面形成了胶状层,采用去离子水浸泡+设备运行冲洗的物理方法对污染的膜进行清洗后,膜活性层表面的大部分污染物被清除,膜表面的初始形态可基本恢复。     

Effects of polyethylene glycol on the structure and filtration performance of thin-film PA-Psf composite forward osmosis membranes

In forward osmosis, internal concentration polarization is related to the properties (e.g., hydrophilicity, porosity, structural resistant) of membrane support layer. In this work, polyethylene glycol with a low molecular weight of 400 Da was introduced as a support layer additive during the fabrication of thin-film polyamide-polysulfone composite forward osmosis membranes. The forward osmosis performances including water flux and reverse salt flux of the membranes were tested in the mode of AL-FS where the membrane active layer faced toward feed solution. Results showed that the addition of polyethylene glycol would reduce internal concentration polarization and improve membrane performance in forward osmosis by means of enhancing membrane hydrophilicity and changing pore morphologies of membrane support layer. The membrane prepared with 6 wt.% polyethylene glycol was found to exhibit the highest water flux of 47.4 Lm^?2h^?1 with a reverse salt flux of 7.6 gm^?2h^?1 when using DI water and 2.0 M NaCl as the feed and the draw solution, respectively, indicating an optimal polyethylene glycol dosage of 6 wt.% in this work.     

正渗透过程中水与溶质的传递现象

正渗透是一种利用渗透原理的新兴膜技术,近年来在国内外受到了广泛的关注。解析该过程中溶剂水的传递和驱动溶质的反向传递对其发展和应用至为关键。首先开展了两种膜的取向下,正渗透过程中的水通量和溶质反向摩尔通量的实验研究。当驱动溶液在膜分离层侧时,水通量更高,而溶质反向摩尔通量更低,表明水的传递对溶质的反向传递有限制作用。而后分别考察了不同的单一溶质和二元混合溶质作为驱动溶质时,水和溶质的传递现象。当单一中性溶质或电解质作为驱动溶质时,水通量和溶质反向摩尔通量均随驱动溶液浓度的升高而增大;在相同操作条件下,驱动溶质的扩散系数越小,溶质反向摩尔通量越小;中性溶质与电解质混合溶液为驱动溶液时,溶质分子之间存在耦合传递效应。     

High performance forward osmosis cellulose acetate (CA) membrane modified by polyvinyl alcohol and polydopamine

Cellulose acetate (CA) is a low cost and readily available material widely used in forward osmosis (FO) membranes. However, the performance of pure CA membranes is not good enough in salt separation and the traditional modification methods are generally multistep and difficult to control. In this paper, we reported high performance cellulose acetate (CA) composite forward osmosis (FO) membranes modified with polyvinyl alcohol (PVA) and polydopamine (PDA). PVA was first cross-linked onto the surface of CA membranes, and then PDA was coated with a rapid deposition method. The membranes were characterized with respect to membrane chemistry (FTIR and XPS), surface properties comprising wettability (by water contact angle), and osmosis performance. The modified membrane coated by PVA and PDA shown better hydrophilicity and exhibited 16.72 LMH osmotic water flux and 0.14 mMH reverse solute flux with DI water as feed solution and 2.0 M NaCl as draw solution and active layer facing the feed solution. This simple and highly effective modification method makes it as an excellent candidate for further exploration for FO.     

膜集成技术处理氯化法钛白后处理废水的研究

氯化法钛白无机包膜处理工序会产生大量中性废水,其中包含少量钛白粉和水溶性盐,现阶段企业多以外排为主。采用膜集成（陶瓷膜+反渗透膜+纳滤膜）技术对氯化法钛白后处理废水的处理进行研究。将氯化法钛白后处理废水用陶瓷膜过滤,分离回收二氧化钛;将陶瓷膜清液用反渗透膜浓缩,清水回收利用;将反渗透浓液用纳滤膜分离硫酸钠和氯化钠。结果表明：利用陶瓷膜处理氯化法钛白后处理废水,平均通量为650 L/（m ²·h）,浓液中钛白粉质量浓度达到90 g/L以上,清液中钛白粉质量浓度低于0.001 g/L;使用反渗透膜截留清液中的硫酸钠和氯化钠,硫酸钠和氯化钠的截留率为99.5%,浓水中的盐质量分数达到4%以上;浓水中的硫酸钠和氯化钠通过纳滤膜分离,纳滤膜对硫酸钠的截留率为97%,硫酸钠质量分数达到14%以上。     

聚电解质静电沉积改性制备高性能反渗透膜

利用次氯酸钠溶液对商品反渗透膜表面进行氯化处理,然后将聚阳离子电解质壳聚糖通过静电吸附作用沉积在RO膜的表面,系统地研究了氯化过程的pH、氯化时间、次氯酸钠浓度、壳聚糖浓度及其沉积时间对膜性能的影响,以制备出高通量、高截留率的RO膜。在压力1.55 MPa、原料液温度（298±1）K的条件下,测定RO膜处理2000 μg·g^-1氯化钠溶液的水通量和截留率。结果表明,当pH=9、氯化时间为30 min、次氯酸钠浓度为1000 mg·L^-1时,水通量较原膜提高了约19.89%,截留率略有提高;当壳聚糖浓度为0.1%（质量分数）、沉积时间为30 min时,改性膜的接触角降低到34.88°,亲水性提高,水通量较氯化后的RO膜几乎保持不变,为60.55 L·m^-2·h^-1,截留率达到了99.56%。经过氯化和沉积改性后的RO膜水通量和截留率均得到了提高。     

Concentration and pressure dependence of rate of membrane permeation

The permeation of water and sodium chloride in cellulose acetate membranes has been examined over a wide range of concentration and pressure. The results obtained from reverse osmosis experiments have been used to evaluate relations derived on the assumption that permeation of both solution components takes place by diffusion down a concentration gradient in the membrane. With the aid of equilibrium and raidoactive tracer measurements, most of the deviations could be attributed to nonconstancy of the diffusion, and, especially, the distribution coefficients of water. A comparison of the net flux in reverse osmosis with the rate of tracer permeation in the same membrane provided positive evidence to show that hydrodynamic flow under pressure cannot account for the water flux through the membrane. Differences in the shape of the distribution isotherms for salt and water between solution and membrane provide an explanation for the high selectivity of cellulose acetate membranes in favor of water.     

基于FBG传感的正渗透膜界面剪切力变化特性

针对正渗透（FO）过程中膜面剪切力的分布式测量问题,基于光纤光栅（FBG）传感技术提出一种膜面剪切力的实时测量方法。研究了不同入口流速对剪切力分布、水通量和反向盐通量的影响,并对膜面的水力学特性进行分析。结果表明,FBG技术能够较好地给出FO膜组件表面流速的变化状况。膜面各位置的剪切力均呈现周期性的变化,在FO膜表面切向方向上,剪切力呈现空间分布的不均匀变化,直接导致了渗透通量的变化。增大入口流速能有效地改善膜面各位置的冲刷作用,但采用较大的入口流速才能使膜面距离入口较远位置的剪切力得到明显的提高。膜组件两侧剪切力的同步增加有利于提高膜通量,但单纯增加剪切力并不能更好地减缓浓差极化而提高水通量。     

具有三维聚酰胺脱盐网络结构的无纺布复合正渗透膜

利用间苯二胺（MPD）和均苯三甲酰氯（TMC）,直接在聚酯无纺布（NV）织物的多孔空间中进行界面聚合,形成大通量无纺布复合正渗透（NVC-FO）膜。NVC-FO膜在无纺布内部形成的多层次三维（3-D）聚酰胺结构,分布在30~50μm深的聚对苯二甲酸乙二醇酯支撑材料的内部。这种相对松散的有深度的3-D聚酰胺网络,不仅透水表面积大,而且可以避免薄层聚酰胺缺陷导致的高漏盐性,有较低的反向盐通量。进一步研究发现,在一定范围内降低单体质量分数（MPD 1%~0.01%,TMC 0.5%~0.005%）,可以形成更宽广的3-D聚酰胺网络结构,在保持较低的反向盐通量的同时得到更高的水通量。使用1mol/L NaCl作为汲取溶液,优化的NVC-FO膜水通量最高可以达到193.54L/(m²·h),反向盐通量为0.047mol/(m²·h)。采用加压正渗透实验,发现这些高通量NVC-FO膜的盐穿透破裂压力在200~1400Pa之间,而且证实了降低单体质量分数会导致膜的耐压性能显著降低。尽管NVC-FO膜的耐压性能有待提高,但是该研究有可能为构建高脱盐性能的FO膜提供一条新的思路。     

沸石/聚酰胺反渗透复合膜的制备

为了提高反渗透膜的通量,通过在界面聚合反应过程中添加NaA型纳米沸石分子筛制备了沸石/聚酰胺反渗透复合膜,采用SEM及复合膜性能测试的方法比较了沸石分子筛添加在水相或者油相中时对膜结构及分离性能的影响.SEM图谱结果表明:沸石分子筛添加在油相中时,沸石在聚酰胺基质中分散均匀,膜结构比较均一;但当沸石分子筛添加在水相中时...