正渗透膜技术及其应用

<正>渗透技术为水资源和环境问题提供了低能耗、高效率的解决方法,同时正渗透技术还是一种绿色能源技术,可以将自然界中常见的渗透能直接转化为电能。近年来,正渗透技术在国际上得到了广泛的重视,探索和研究工作正不断发展。本文就正渗透技术中的膜材料最新进展和正渗透技术在海水淡化、绿色能源、污水回用、航空航天、食品浓缩等行业的应用进行了详实的综述,并展望了我国在该领域的发展前景。     

纳米聚苯胺改性聚哌嗪酰胺纳滤膜的制备

以导电态纳米聚苯胺(PANI)为添加剂, 哌嗪和均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体, 通过界面聚合反应在聚砜超滤膜上形成复合层制备纳滤膜。采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等对复合膜的性能和结构分别进行了测试和表征。SEM照片证实PANI含量低时, 可以在复合膜上分布得比较均匀;AFM图像看出膜表面粗糙度的增加;膜性能的测试结果证实了添加PANI的复合膜水通量得到了提高, 同时脱盐率也有变化。最优实验条件下, 膜对Na₂SO₄、MgSO₄、MgCl₂和NaCl的截留率分别为99.4%、98.5%、85.4%和59.2%。试验结果表明, 加入PANI能够提高膜的水通量, 并提升了膜的脱盐性能。     

废高温镍钴合金浸出液净化试验研究

在"苏打焙烧-碱浸出-氯气浸出-TBP萃取除铁-中和水解除铬-P204萃取除微量杂质-N235萃取分离镍、钴"处理废高温镍钴合金工艺的基础上,重点研究了废高温镍钴合金浸出液的净化工艺,确定了废高温镍钴合金浸出液净化的较优工艺技术参数。采用该净化工艺条件可将浸出液中的杂质元素有效地脱除,处理后所得镍、钴溶液成份满足某公司镍、钴产品生产的要求。     

电渗析用季铵化聚氯乙烯均相阴离子交换膜的制备

以1-甲基咪唑(N-MI)为季铵化试剂一步法对聚氯乙烯(PVC)功能化改性,并制备了均相PVC阴离子交换膜,避免了传统阴离子交换膜制备过程中的氯甲基化步骤。通过对比研究,优化后的PVC-N-MI-5表现出较好的综合性能。离子交换容量和迁移数分别高达2.89 mmol·g~(–1)和98.4%;吸水率和溶胀率分别为4.24%和0.21%,低于商业JAM-5阴离子交换膜(4.87%和3.33%);脱盐率、电流效率以及能耗分别为98.38%、55.8%和5.1 kW·h·(kg NaCl)~(–1),可与商业JAM-5(93.0%、55.2%和4.6 kW·h·(kg NaCl)~(–1))相比较。低廉的原料与简便的制备过程以及相对良好的电渗析应用性能,表明所制备的PVC-N-MI-5具有一定的应用前景。     

原位合成法制备高通量聚砜超滤膜及其性能研究

以聚砜（PSF）为原料,N,N‐二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,4,4'-二氨基二苯砜（DDS）和均苯四甲酸二酐（PMDA）为添加物,在聚砜铸膜液中“原位合成”聚酰胺酸（PAA）,采用浸没沉淀相转化法制备高水通量PSF超滤膜。使用傅里叶变换红外光谱仪（ATR-FTIR）和X射线光电子能谱分析（XPS）对膜表面化学组成进行分析,结果表明成功在膜表面引入PAA。膜的荷电性、水接触角、保湿性和水通量等性能测试表明,改性膜具有良好的保湿性和水渗透性。在0.1 MPa的运行压力下,改性膜的纯水通量和牛血清白蛋白（BSA）截留率均高于纯PSF超滤膜,纯水通量从221.39 L/(m²·h)增加至406.57 L/(m²·h),截留率从75.75%增加到96.14%;在0.01~0.1 MPa的运行压力范围内,改性膜水通量均高于纯PSF超滤膜。。     

TMC/TMPIP纳滤超薄复合膜的制备

基于哌嗪(PIP)与均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合制备纳滤膜的原理,设计并合成了具有支化结构的三亚胺功能基团水相单体--均苯三甲酰哌嗪(TMPIP)盐酸盐,并与TMC界面聚合制得分子结构与TMC/PIP相同的TMC/TMPIP超薄纳滤复合膜。采用傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)表征了复合膜皮层的化学结构和表面形貌,结果表明在聚砜底膜表面形成了膜厚为100 nm左右的TMC/TMPIP超薄皮层。通过与TMC/PIP复合膜对PEG 200水溶液的分离性能相比较发现,TMC/TMPIP复合膜因其高度的网络化结构和超薄皮层,因而具有更高的截留率和水通量。考察了TMC/TMPIP复合膜对水中不同盐的截留性能,其截留率顺序与TMC/PIP复合膜相同,而通量和截留率均优于后者。     

单分散球形介孔SiO_2的合成与表征

以十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,甲醇为共溶剂,氢氧化钠为催化剂,采用水热法制备出不同粒径、单一分散、高度有序的介孔SiO2微球,并利用扫描电子显微镜(SEM)对所制备的微球进行表征。考察了体系中CTAC浓度、TEOS浓度、甲醇的比率和温度等条件对所制备的SiO2微球的粒径及分散性的影响。同时采用XRD、BET、HRTEM等手段对样品进行分析表征。结果表明合成的单分散球形SiO2具有有序的六方相介孔结构,并且具有较高的比表面积。     

半互穿网络法亲水改性超滤膜

以聚砜(PSF)为膜材料,水为凝胶剂,采用浸没沉淀相转化法制备PSF超滤膜,在制膜过程中添加了亲水性聚合物聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和络合剂FeCl2来改性PSF膜的亲水性,并对其性能进行表征.用红外来表征其络合性能,用接触角测量仪测定其亲水性能.探讨了PSF浓度,络合剂FeCl2用量,PVP用量,PVP分子量对超滤膜性能的影响.结果表明,增加PSF浓度,膜的通量变小;增加络合剂FeCl2的用量,膜的通量由大变小,是没有加络合剂的1.3倍;增加PVP的浓度,膜的亲水性得到了显著的提高.在4%的时候为最大,此时的通量比没加PVP的膜大11倍.而对于不同牌号的PVP,K60的通量最大,K90的最小.对牛血清蛋白(BSA)的截留率都达到了95%以上.     

中国膜科学技术的创新进展

膜技术可在温和、低成本条件下实现物质分子水平的分离,已成为当代解决人类面临的能源、水资源、环境等领域重大问题的共性技术,受到各国政府高度重视。近年来,随着政府的大力支持与科研院校的持续研发,中国膜领域取得了突飞猛进的发展。本文总体回顾我国膜科学技术的发展历程,从膜设计、制备与应用的基础研究与产业应用角度,简要概括我国近10年来在水处理膜、渗透汽化膜、气体分离膜、离子交换膜、无机膜、膜反应器、新型膜方面取得的创新进展,并展望未来的研究方向与发展目标。     

基于界面聚合法在受限空间内诱导合成反渗透/纳滤复合膜的研究

一种新的概念,受限空间内的界面聚合,用于研究反渗透膜(RO)/纳滤膜(NF)复合膜的合成。实验设计使用受保护的多胺单体通过延迟扩散与均苯三甲酰氯反应,获得了过渡态结构的RO/NF膜。在NF膜水相配方中加入大分子模板剂,诱导界面反应在受限空间内定向发生,将聚合物网络的聚集态由无序转变为有序,同时NF膜对盐的截留性能不变,水通量提高一倍。RO膜有机相配方中加入纳米分子筛,提升水通量超过50%,复合膜表面结构呈现NF膜的特性,同时脱盐性能保持不变。