聚偏氟乙烯/聚二甲基硅氧烷渗透气化膜在丁醇分离中的应用

通过相转化法制备PVDF多孔支撑膜,在其上涂覆致密的PDMS分离层制备得到PVDF/PDMS复合膜,用于丁醇的分离纯化。以丁醇水溶液为原料液,流速为1.6 L·min^-1,丁醇浓度为15 g·L^-1,温度为37℃时, PVDF/PDMS复合膜的总通量为158.2 g·m^-2·h^-1,分离因子为17.3。向丁醇水溶液中按丁醇：丙酮：乙醇比例为6：3：1添加丙酮和乙醇模拟发酵液,PVDF/PDMS复合膜的总通量升高到189.5 g·m^-2·h^-1,分离因子降低到14.8。进一步考察了以丙酮-丁醇-乙醇（ABE）发酵液为原料液的渗透气化膜分离性能,发酵液中不存在菌体时,PVDF/PDMS复合膜的总通量和分离因子分别为120.2 g·m^-2·h^-1和19.7,而菌体存在时,复合膜的总通量和分离因子分别为122.1 g·m^-2·h^-1和16.7。与PDMS均质膜相比,PVDF/PDMS复合膜在丁醇分离过程中的分离性能有了显著的提升, 具有潜在的应用价值。     

氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜的层层自组装制备及其性能

氧化石墨烯（GO）的片层边缘含有 COOH等含氧官能团,因而带负电荷,可以在带正电荷多孔基体上通过层层自组装实现快速沉积。以由3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰的多孔氧化铝管式陶瓷膜为基膜,令GO和聚乙烯亚胺（PEI）以溶液形态在其表面交替沉积实现自组装,继以环氧氯丙烷（ECH）交联之,制备新型氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜。最佳制备工艺是,PEI浓度5 g·L^-1、pH=9,NaCl浓度0.3 mol·L^-1,GO浓度0.6 mg·ml^-1、pH 4.5,层数2层,ECH用量6.25 ml·L^-1,50℃条件下处理70 min。层数为1～4层的自组装膜在0.6 MPa操作压力下对2 g·L^-1的MgCl₂的截留率分别为90.16%、93.71%、97.54%、92.93%,其中1层自组装膜的渗透通量为21.92 L·m^-2·h^-1。氧化石墨烯-陶瓷复合纳滤膜对4种无机盐的截留率大小为MgCl₂ >MgSO₄ > NaCl >Na₂SO₄,符合典型正电荷纳滤膜的特征。     

聚丙烯微孔膜的表面矿化修饰及其亲水性能

为了改善聚丙烯微孔膜(MPPM)的表面亲水性,通过组合多巴胺氧化聚合和交替浸渍矿化修饰技术,在MPPM表面构建了均匀的CaCO₃矿物层,实现了利用CaCO₃矿物对膜表面进行亲水化修饰的目的。采用FTIR、XPS、ESEM、EDX和水接触角对矿化膜表面进行了相应的表征。考察了溶液浓度、浸渍循环次数及聚多巴胺涂覆率等对CaCO₃矿化率的影响。结果证实,CaCO₃矿物均匀地负载在MPPM表面,膜的亲水性因CaCO₃固有的润湿性而明显改善。纯水通量测试结果表明,矿化膜具有强的水渗透能力,纯水通量大(高达6450 L·m^-2·h^-1),渗透阻力小,施加0.01 MPa的外压,水即可透过膜。油水乳液分离研究发现,矿化膜能有效地分离一定范围的油水乳液,水通量大(> 1800 L·m^-2·h^-1),且膜容易用水清洗,展现出理想的油水乳液分离应用前景。     

超亲水SiO2修饰膜的构建及其油水乳液分离性能

采用硅溶胶和多巴胺作为修饰剂,通过一步反应在微孔聚丙烯膜(MPPM)表面构建了SiO₂修饰层。利用FTIR、ESEM和EDX对膜进行了表征,发现膜表面SiO₂颗粒分布非常均匀。水/油接触角及纯水通量实验结果表明,修饰膜具有超亲水性及水下超疏油性,透水能力强,水通量大[在0.1 MPa时,水通量高达(5100±500)L·m^-2·h^-1]。油水乳液分离结果表明,修饰膜能有效分离油水乳液,在0.05 MPa时,油水乳液水通量达2830 L·m^-2·h^-1,油截留率达99.8%以上,即使过膜压力增大到0.15 MPa,油截留率也能保持在99%以上,且膜表面的油污可用水清洗除去,展现出很好的应用前景。     

Ag_2CO_3@PVDF/氧化石墨烯超滤膜及其分离性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物,氧化石墨烯(GO)为添加剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为致孔剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂配制铸膜液,借助相转化法制备了PVDF/GO膜(PGM),并通过原位共沉反应在PGM表面沉积Ag_2CO_3得到Ag_2CO_3@PVDF/GO复合膜(AgC-PGM);使用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、水接触角、纯水通量、BSA截留率和三维荧光光谱(3D-EEM)考察了膜材料的形貌、亲水性、水通量和分离性。结果表明,当添加GO为0.4%(质量),AgNO_3(5.0mmol·L~(-1))与Na_2CO_3(2.5mmol·L~(-1))共沉反应3次得到AgC-PGM;与PVDF膜(132.8L·m~(-2)·h~(-1))相比,AgC-PGM呈现出较高的亲水性和纯水通量(237.4L·m~(-2)·h~(-1)),其纯水通量提高了78.8%,对BSA截留率稳定在75%以上;在过滤校区湖水时,AgC-PGM不仅凸显去除蛋白质污染的能力,且出水COD和UV254达到自然水体一级标准。     

氧化石墨烯/碱式硫酸铝掺杂聚醚砜/聚酰胺复合纳滤膜的制备及其性能

先由氧化石墨烯（GO）、硫酸铝和尿素通过水热法制得氧化石墨烯/碱式硫酸铝（GO-BAS）复合物,继与哌嗪（PIP）溶液共混作为水相;均苯三甲酰氯（TMC）溶于正己烷作为有机相;采用界面聚合法使两相单体在聚醚砜（PES）基膜表面形成聚酰胺（PA）功能层,制得氧化石墨烯/碱式硫酸铝复合物掺杂的聚醚砜/聚酰胺（PES-PA-GO-BAS）复合纳滤平板膜,并在较低的工作压力（0.3 MPa）下对其进行性能研究。其对无机盐溶液的截留率依次为：Na₂SO₄（91.08%） > MgSO₄（83.42%） > MgCl₂（68.97%） > NaCl（17.62%）;纯水通量可达24.19 L·m^-2·h^-1,较之聚酰胺纳滤膜提高了近60%,且具备良好的稳定性和耐碱性。     

氧化石墨烯掺杂反渗透混合基质膜制备及性能

由于芳香族聚酰胺反渗透膜在抗污染性以及耐氯性方面存在不足,限制了其在海水淡化等方面的应用。采用往油相中添加氧化石墨烯（GO）的二次界面聚合法改性了商业反渗透膜,评价了GO掺杂反渗透混合基质膜的分离性能和耐氯性能,并用接触角仪、Zeta电位仪、扫描电镜和原子力显微镜等仪器表征了膜的亲水性能、荷电性能以及膜表面形貌。结果表明,GO的添加提高了膜的分离性能、耐氯性能和亲水性能;当GO添加量为30 mg·L^-1时,膜的通量为（77.7±0.9） L·m^-2·h^-1,膜的截留率为97.6%±0.5%,相比商业膜分别提高了38.4%和4.5%。当氯化强度低于4800 mg·L^-1·h时,膜的水通量和盐截留率变化不明显。     

改进的颗粒溶胶工艺制备高性能ZrO2-TiO2复合纳滤膜

以水为溶剂,采用改进的颗粒溶胶工艺,通过溶胶制备参数的调控优化,制备得到平均粒径为3 nm的ZrO₂-TiO₂复合颗粒溶胶。采用浸浆法,在平均孔径为5 nm的管式α-Al₂O₃底膜上,经过一次涂膜制备得到完整无缺陷的ZrO₂-TiO₂复合纳滤膜。ZrO₂-TiO₂复合纳滤膜的平均膜厚约为200 nm,纯水渗透率约为23 L·m^-2·h^-1·(0.1 MPa)^-1,对PEG的截留分子量为600。在pH 3,压力0.9 MPa的条件下,该膜对低浓度的Co²⁺、Sr²⁺、Cs⁺的截留率分别达到99.6 %、99.2 %和75.5 %。     

涂覆法制备高性能磺化聚醚砜混合基质膜

采用涂覆法将磺化聚醚砜（SPES（浓度为0.7%（质量（的铸膜液制备成膜，并使用钛酸四丁酯（TBT（和TiO₂纳米颗粒作为添加剂来对比改善膜性能。通过对纳滤膜的微观结构表征，以及膜对NaCl与染料的分离性能等方面来分析其性能。当钛酸四丁酯的含量为0.35%（质量（时，膜的通量从27.3 L·m^-2·h^-1提升至38.9 L·m^-2·h^-1，而截留率则有91.2%降至82.5%。与纯SPES膜相比，改性纳滤膜的平均孔径更大，由1.51 nm增大为2.28 nm。TBT改性膜表面有TiO₂纳米颗粒形成，而且随着TBT的浓度增大，颗粒逐渐增大，而直接添加TiO₂纳米颗粒的纳滤膜的表面呈现明显的团聚现象。使用钛酸四丁酯代替TiO₂纳米颗粒作为添加剂，在增加膜通量的同时也能降低纳米颗粒团聚而导致的膜缺陷。由钛酸四丁酯水解生成的正丁醇的致孔作用对膜的性能具有很大的影响。     

氨基化氧化石墨烯界面聚合制备超薄复合纳滤膜

采用氨基化氧化石墨烯（NGO）为界面聚合水相单体,制备了超薄复合纳滤膜。研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征了NGO以及复合纳滤膜的化学组成和形貌。系统考察了水相单体浓度、有机相单体浓度对于制备的超薄复合纳滤膜性能的影响。该超薄复合膜在低压（0.2 MPa）下纯水通量可达27.8 L·m^-2·h^-1,对小分子染料有较高的截留率（甲基橙截留率74.8%,橙黄钠截留率96.0%,刚果红截留率98.5%,甲基蓝截留率99%）,对于无机盐的截留率较低（Na₂SO₄截留率21.4%,MgSO₄截留率10.7%,NaCl截留率5.3%,MgCl₂截留率1.5%）,展现出优异的染料/盐分离性能。同时制备的复合纳滤膜展现了较好的长周期稳定性以及抗污染特性。     

Z型Ag2CO3/BiOCl异质结光催化剂的制备及其可见光催化机理分析

通过溶剂热法制备BiOCl纳米片,共沉淀法制备Ag2 CO3和复合催化剂Ag2 CO3/BiOCl,研究各材料可见光催化降解罗丹明B的效果,确定Ag2 CO3与BiOCl的最佳配比,并通过表征分析复合材料的结构和异质结光催化降解机理.结果表明,当Ag2 CO3与BiOCl的质量比为50％时,Ag2 CO3/BiOCl异...     

双室微生物燃料电池阴阳极间水传递特性

针对双室微生物燃料电池（dual chamber microbial fuel cell,DCMFC）中的水传输现象,研究了DCMFC中水传输现象产生的原因以及影响水传输量的各种因素。结果表明,在DCMFC中,阴阳极间水传输量随着放电电流的增大而增大;当阳极液为1500 mg·L^-1化学需氧量（COD）培养基和50 mmol·L^-1磷酸缓冲盐的混合溶液、阴极液为50 mmol·L^-1 K₃[Fe（CN）₆]和50 mmol·L^-1磷酸缓冲盐的混合溶液,电池电流为5 mA时,电池阴阳极间的水传输量为0.045 ml·h^-1。此外,研究还表明,阴阳极间PBS溶液浓度差以及质子交换膜厚度对DCMFC的阴阳极间水传输量有着重要的影响。     

阳树脂合成柠檬酸钙的电化学自动分析系统

基于流动注射流通式Na/Ca微电极串联动态电化学自动检测系统,给出了一种阳树脂在线离子交换连续合成高纯度柠檬酸钙的新方法,并实现了对阳树脂柱的运行状态及流出液中柠檬酸钙含量的同时自动在线监测。通过对此系统的相关影响因素进行了考察和优选,得到的结果是:检测系统的总离子强度调节缓冲液由80 mmol·L^-1 tris、175 mmol·L^-1 H₃BO₃、1 mmol·L^-1 KCl和0.025 mmol·L^-1 CaCl₂的混合液(pH 8.0)构成,样品注入体积为150 μl,总流量为2.26 ml·min^-1,混合盘管长度为120 cm(I.D.0.5 mm);检测系统的测定范围分别为2.0～1000 mmol·L^-1 Na⁺,0.2～50 mmol·L^-1 Ca²⁺;相对标准偏差(RSD)小于 0.68%;其检测下限分别为1.12 mmol·L^-1 Na⁺,0.093 mmol·L^-1 Ca²⁺。     

Preparation and characterization of PVDF-PFSA flat sheet ultrafiltration membranes

High performance polyvinylidene fluoride (PVDF) flat sheet ultrafiltration (UF) membranes have been prepared by an immersion precipitation phase inversion method using perfluorosulfonic acid (PFSA) as a pore former and as a hydrophilic component of the membranes and polyethylene glycol (M_w = 400) (PEG400) as a pore forming agent. The effects of the presence of PEG and the concentration of the PFSA on the phase separation of the casting solutions and on the morphologies and performance of UF membranes including their porosity, water flux, rejection of bovine serum albumin (BSA) protein, and anti-fouling property were investigated. Phase diagrams, viscosities and the phase separations upon exposure to water vapor showed that both PEG400 and PFSA promoted demixing of the casting solution. Scanning electron microscopy measurements showed that the PVDF-PFSA blend membranes had more macropores and finger-like structures than the native PVDF membranes. The PVDF-PFSA membrane (5 wt-% PEG400+ 5 wt-% PFSA) had a pure water flux of 141.7 L/m²·h, a BSA rejection of 90.1% and a relative pure water flux reduction (RFR) of 15.28%. These properties were greatly superior to those of the native PVDF membrane (pure water flux of 5.6 L/m²·h, BSA rejection of 96.3% and RFR of 42.86%).     

GO/Al2O3复合纳滤膜的制备及其稳定性能研究

以平均孔径为20 nm的Al₂O₃管式超滤膜为载体,经多巴胺改性后,利用压力驱动沉积法成功制备出能在水溶液中长期稳定的GO/Al₂O₃复合纳滤膜,并通过改变负载量实现了对GO层厚的调控。结果表明,随错流时间的延长,不同GO负载量下GO/Al₂O₃复合纳滤膜的纯水渗透系数均呈现先降低后稳定的趋势。且随着GO负载量的增加,稳态纯水渗透系数逐渐降低;当GO负载量增加到90 mg/m²后,GO/Al₂O₃复合纳滤膜对一二价盐的渗透系数与截留率均无显著变化。同时,由于盐测试过程中残余的盐离子在GO片层间产生了交联作用,从而导致随着在纯水中存放时间的延长,不同GO负载量的GO/Al₂O₃复合纳滤膜对一二价盐的截留率均呈上升趋势。GO负载量为140 mg/m²的GO/Al₂O₃复合纳滤膜在水中浸泡680 h后对1 mmol/L Na₂SO₄的截留率可达到91.0%。GO/Al₂O₃复合纳滤膜对四种一二价盐的截留率满足：R(Na₂SO₄) > R(MgSO₄) > R(NaCl) > R(MgCl₂)。     

Ag3PO4改性PVDF超滤膜的结构与性能

将不同量Ag₃PO₄均匀地分散在聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中, 利用相转化法制备了改性PVDF膜, 通过扫描电镜(SEM)、接触角测定、过滤实验和污染性测试等研究了其微结构、分离性和耐污染性等, 并考察了膜污染后的清洗效果。结果表明, 添加Ag₃PO₄ 的PVDF膜具有不同的微结构与性能, 当添加1% 的Ag₃PO₄时, 膜皮层变薄、微孔数增多, 并呈现出最优化的水通量、亲水性、力学性、抗污染能力和截留率等。采用太阳光-水清洗能使改性膜的通量恢复率达到85%以上。     

毛细管微反应器降解亚甲基蓝废水试验研究

为提高Fe²⁺活化过硫酸钠(SPS)降解亚甲基蓝(MB)效率,设计了一种毛细管微反应器。以磁力搅拌和静置反应系统作为对比,研究了在毛细管微反应器中MB与硫酸亚铁(FeSO₄)混合液pH值、FeSO₄浓度、SPS浓度、进料流量以及毛细管长度对MB降解率的影响。结果表明:随着MB与FeSO₄混合液的pH值的增大,MB降解率先升高后降低;随着FeSO₄浓度的增加,MB降解率先升高后降低;当SPS浓度从0.2 mmol·L^-1增加到1.8 mmol·L^-1时,MB降解率显著升高,继续增加SPS浓度,MB降解率缓慢上升。随着进料流量和水浴温度的增加,MB降解率升高;随着毛细管长度的增加和进料流量的减小,MB降解率升高。在相同反应条件下,毛细管微反应器氧化降解性能优于磁力搅拌和静置反应系统。当MB浓度为0.2 mmol·L^-1,MB与FeSO₄混合液pH值为3、FeSO₄浓度为1.4 mmol·L^-1、SPS浓度为1.8 mmol·L^-1、进料流量为1 mL·min^-1、毛细管长度为6.32 m时MB降解率可达85.92%。     

二氧化钛调控基膜结构对氧化石墨烯复合膜性能的影响

以聚醚砜(PES)超滤膜为基膜,通过聚多巴胺(PDA)表面改性后压力沉积不同量的二氧化钛(TiO₂)纳米粒子作为基底,再沉积氧化石墨烯(GO)片层制得TiO₂/GO复合分离膜,重点考察基膜表面形貌对GO膜分离性能的影响。通过扫描电子显微镜、接触角测试仪、固体表面Zeta电位分析仪、X射线衍射分析仪等对有无TiO₂沉积层的GO复合膜进行表征,并考察TiO₂沉积量对GO复合膜分离性能的影响。结果表明,TiO₂纳米粒子以团簇状态均匀分布在改性的超滤膜表面,随TiO₂沉积量的增加,团簇密度增大,GO沉积后表层的峰谷结构更为明显,但表层的层间距并无明显改变。TiO₂/GO复合膜的水通量随TiO₂沉积量的增加而明显增大,TiO₂的沉积对GO沉积量低的复合膜通量的影响更明显,当 GO沉积量为4.11 μg/cm²,TiO₂沉积量为20.55 μg/cm²时,复合膜的水通量较无TiO₂的复合膜提高了108.38%。复合膜对无机盐溶液的截留性能主要基于膜表面所带负电的道南排斥作用,TiO₂/GO复合膜对刚果红的截留率在99%以上,对甲基橙的截留率可达82%,TiO₂层的加入并未降低复合膜的截留效果。     

喷射鼓泡塔海水脱硫特性

为探究以海水作为脱硫剂在喷射鼓泡塔上的脱硫特性,通过改变废气流量、海水温度、浸液深度、SO₂进口浓度和O₂浓度等操作参数,在自主设计和搭建的喷射鼓泡塔实验平台上进行了船舶模拟废气的脱硫实验。实验结果表明:在喷射鼓泡塔上,海水对SO₂的吸收容量为3.682 mmol·L^-1,约是去离子水的3.92倍;脱硫效率随废气流量、海水温度和SO₂进口浓度的升高而降低,随浸液深度和O₂浓度的升高而升高,与脱硫时间呈线性下降关系。液相总传质系数随废气流量和海水温度的增加而增加,其中废气流量的影响幅度较小,仅为3.16%。增加O₂浓度可显著提高海水对SO₂的吸收容量,O₂浓度从0%增至12%时,海水的吸收容量从3.682 mmol·L^-1增至7.463 mmol·L^-1。