有机溶剂纳滤膜的润湿性对渗透和分离性能的影响

有机溶剂纳滤是一种绿色、高效、节能的新型膜分离技术,在回收和处理有机溶剂中具有广泛的应用前景。本文采用浸渍法分别将聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）、嵌段聚醚酰胺（PEBAX2533）和聚乙烯醇（PVA）与聚砜（PS）超滤基膜复合,制备了3种不同润湿性的聚合物耐溶剂纳滤膜,研究了PDMS/PS、PEBAX/PS和PVA/PS复合膜对甲醇、乙醇、异丙醇、正己烷、正庚烷的渗透性能,考察了3种聚合物膜对伊文思蓝/甲醇溶液的有机溶剂纳滤性能。结果表明,有机溶剂在不同润湿性复合膜的渗透和传递性能与溶剂本身的溶度参数、分子量、黏度和极性等有很密切的相关性,溶剂的分子量、黏度、分子动力学直径越小,在同一极性复合膜中渗透通量越大;对伊文思蓝/甲醇溶液的有机溶剂纳滤分离表明,PDMS/PS和PEBAX/PS复合膜的截留率均可达90%以上,通量分别为 58.0L/(m²·h·MPa)和72.2L/(m²·h·MPa);PVA/PS复合膜的截留率为85.1%左右,通量为57.5L/(m²·h·MPa)。     

磺化聚苯砜/聚砜纳滤脱色膜的制备及其性能研究

本文中引用一种新的高分子聚合物-磺化聚苯砜(SPPSU)制备纳滤脱色膜的涂覆层,将其与其余药品混合后制备成纳滤膜的表层涂覆液,从而制备成可分离开染料/无机盐混合液的纳滤脱色膜。经过优化调整SPPSU的浓度,磺化度,以及后处理温度三个变量,最终确定SPPSU浓度为1.5%,磺化度为35%,后处理温度为100℃时,其对刚果红的截留率最高可达99.6%,水通量最高可达142 L/(m²·h),与此同时硫酸钠的截留率低于5%;在甲基蓝与硫酸钠的混合液处理过程中,甲基蓝的截留率为92.5%,水通量为75 L/(m²·h),硫酸钠截留率在20%以下,实现了染料溶液与无机盐的有效分离,并在此基础上,将其与海德能的商业纳滤脱色膜进行对照,得出可以与HYDRACoRe10-LD的性能相似,而水通量却高出很多,说明此纳滤脱色膜有很好的应用前景。     

膜法在某核电站海水淡化系统中的设计应用

海水淡化技术是解决核电站淡水资源缺乏的一个重要途径。针对某核电站10 000 m³/d海水淡化系统的要求,采用“原水预处理(混凝沉淀+V型滤池)+反渗透预处理(超滤)+脱盐(两级反渗透)+后处理(矿化处理)”的处理工艺。其中混凝沉淀池总处理水量为1 800 m³/h;V型滤池滤速为9 m/h;超滤系统平均膜通量为72.9 L/(m²·h),回收率≥92%;一级反渗透系统平均膜通量为13.79 L/(m²·h),回收率45%,脱盐率≥99.3%;二级反渗透系统A平均膜通量为29.31 L/(m²·h),回收率85%,脱盐率≥97%;二级反渗透系统B平均膜通量为27.18 L/(m²·h),回收率85%,脱盐率≥97%;反渗透产水经过矿化设备,产水水质稳定能满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求。该系统其运行成本为4.57元/m³。     

基于MXene中间层的复合纳滤膜制备及其盐水分离性能研究

通过湿法化学刻蚀得到单层MXene纳米片后，采用旋涂法将MXene纳米片负载至基膜上作为中间层制备聚酰胺复合纳滤膜，并探讨了MXene不同负载浓度对复合纳滤膜通量及盐截留性能的影响。结果表明引入MXene作为中间层，使得圆泡状形貌在所得膜表面形成，当旋涂1 mL浓度为0.1 g/L MXene时，通量为24.2 L/(m²·h)，硫酸钠截留率为97.4%，相比传统膜(通量12.9 L/(m²·h)，硫酸钠截留率96.3%)性能提升明显。随着MXene旋涂负载浓度增加，通量逐渐减小，而硫酸钠截留率则存在先增加后减小再稳定的趋势，截留率最高可达98.8%(通量16.3 L/(m²·h))。     

熔融纺丝拉伸法制备PP/PPOH中空纤维膜的研究

根据片晶分离致孔的机理,利用羟基化改性聚丙烯(PPOH)与聚丙烯(PP)共混,通过熔融纺丝拉伸法制备具有一定亲水性的PP/PPOH中空纤维膜,探究了热处理温度及热拉伸温度对PP/PPOH中空纤维膜的结构与性能的影响。结果表明：当热处理温度为130℃时,PP/PPOH初纺中空纤维膜的结晶度高,力学性能较好,纯水通量为102.4 L/(m²·h);当热处理温度为130℃、热拉伸温度为130℃时,PP/PPOH中空纤维膜的结晶度最高,达39.4%,拉伸强度达93.1 MPa,表面微孔结构完善,纯水通量最高,达118.4 L/(m²·h)。     

脱乙酰基改性乙酸纤维薄膜对乳化油分离及积垢机理的探究

利用静电纺丝制造乙酸纤维素膜（CA纤维膜）,并利用添加TiO₂及脱乙酰基（d-CA）对CA纤维膜进行改性,后续对膜过滤特性、渗透通量、油水乳化液去除效率、反洗特性及积垢机制进行讨究。结果显示,CA纤维膜通过TiO₂及d-CA改性后可以提高膜的热稳定性及亲水性能,并得到稳定的纯水通量和过滤通量;最佳的比例为TiO₂@d-18.5%CA纤维膜,在40kPa跨膜压差、60min的操作条件下,其纯水通量、过滤通量、1g/L油水乳化液去除效率以及反洗后通量分别为824.8L/(m²·h)、(311.3±12.5)L/(m²·h)、93.6%±1.1%、451.5L/(m²·h);另外,添加TiO₂可能导致油水乳化液在膜表面不可逆阻力比例的增加,脱乙酰基改性CA纤维膜则可以降低膜自身阻力及增加可逆阻力的比例,提高CA纤维膜在油水分离方面的潜力。     

聚多巴胺-氧化石墨烯-碳纳米管层状复合脱盐膜的制备及性能稳定性研究

二维纳米材料氧化石墨烯(GO)可通过层层堆叠成膜、构建层间毛细孔道,用于脱盐应用。然而,GO膜在运行过程中的渗透性能及其稳定性都有待提升。以亲水的碳纳米管(CNTs)为改性物,在聚多巴胺(PDA)修饰的基膜上交替喷涂多层GO(MLGO)和CNTs,制备出了多元层状复合脱盐膜。当MLGO-CNTs的单位面积质量为72 mg/m²时,复合膜在5 bar操作压力下对1 g/L Na₂SO₄溶液的盐截留率最高达到92.8%,水通量最高可达到4.8 L/(m²·h·bar),较PDA-MLGO膜提高了71.4%。在400 h的连续错流过滤实验中,复合膜的水通量稳定性高于PDA-MLGO膜。CNTs的管内空间和MLGO-CNTs组装间隙为复合膜引入了有效的渗透通道。     

基于聚异丁烯胺改性的耐甲醇溶胀新型薄膜复合膜

聚合物膜可以在甲醇/染料废液处理中发挥重要作用。为了保证膜在甲醇处理过程中的高性能,提高膜的耐甲醇溶胀性是必要的。然而,关于耐甲醇溶胀膜的研究相对较少。在此,提出将活性聚合物(聚异丁烯胺,PIBA)引入分离层,制备新型耐甲醇溶胀聚酰胺(PA)薄膜复合(TFC)膜。PIBA的掺入增加了膜的表面粗糙度、活性层厚度和活性层背面的致密性。PIBA提高了膜的耐甲醇溶胀性能:当PIBA的添加量从0增加到1g/L时,溶胀率从46.81%下降到15.00%。因此,PA/PIBA膜表现出比PA膜更高的染料(藏红T)截留率(99.53%与94.62%)。此外,在20bar (1bar=0.1MPa)的操作压力下,PA/PIBA膜保持了高通量[84.62L/(m²·h)]和良好的长期运行稳定性。最后,由于聚异丁烯(PIB)在先前的工作中同样用于提高膜的耐甲醇溶胀性,本工作将PIBA与PIB进行了比较,得出PIBA优于PIB。这项工作为开发一种用于甲醇流出物处理的分离膜提供了新途径。     

氧化石墨烯/聚酰亚胺复合膜的制备及其纳滤分离性能的研究

本文以均苯四甲基酸酐(PMDA)、4,4-二氨基二苯醚(ODA)作为原料，在合成过程中加入氧化石墨烯进行掺杂，制备出氧化石墨烯/聚酰亚胺复合膜，并考察了其纳滤分离性能。结果表明，在1.6MPa，膜面流速为0.25m·s^-1，操作温度20℃的条件下，膜通量为46.9L·(m²·h)^-1,Ca²⁺、Mg²⁺截留率分别为91.21%和77.78%；对比相同条件下的纯聚酰亚胺纳滤膜，膜通量提升33.47%,Ca²⁺、Mg²⁺截留率分别提升了13.28%和18.98%。因为氧化石墨烯具有很高的比表面积，并且在表面具有大量的亲水基团等特殊结构，所以通过掺杂可以明显提高聚酰亚胺纳滤膜的分离性能。     

聚四氟乙烯中空纤维膜的亲水改性及稳定性能

针对聚四氟乙烯(PTFE)的疏水问题,采用两亲性聚合物亲水剂对PTFE中空纤维膜进行亲水改性。两亲性聚合物可能通过疏水链与聚四氟乙烯的原纤及节点发生缠结进而固定在PTFE膜上。研究发现,两亲性聚合物在不影响PTFE中空纤维膜结构的基础上成功地覆盖在PTFE中空纤维膜表面。亲水改性聚四氟乙烯膜(M-PTFE)的水通量随压力的增加而增加,在高压(100 kPa)和负压(-20 kPa)长时间的运行条件下也能保持4 674 L/(m²·h)和1 960 L/(m²·h)的数值。两亲性聚合物改性剂在PTFE膜表面的稳定性为改性PTFE膜稳定的大水通量提拱了理论基础,也为PTFE中空纤维膜在水处理领域的应用提供了有利的技术支撑。     

功能化碳纳米管/SMANa/聚醚砜导电分离膜的制备及性能

为改善聚醚砜(PES)导电分离膜的相容性和分离性能,将碱处理的苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMANa)和功能化碳纳米管按照不同质量比与PES共混,使用非溶剂诱导相分离法成功制备功能化碳纳米管/SMANa/聚醚砜导电分离膜,对分离膜的结构、形貌和分离性能进行测试。结果表明：通过碱处理苯乙烯-马来酸酐共聚物,成功制备具有良好分散性的SMANa。当功能化碳纳米管添加量为6 g时,导电分离膜的电阻率达到2.929 97×10⁴Ω·cm,纯水渗透通量达到1 188.1 L/(m²·h),而对牛血清蛋白(BSA)的截留率为91.46%。在通入30 V电压后,导电分离膜对刚果红、甲基蓝染料渗透通量分别达到584 L/(m²·h)和480 L/(m²·h),截留率均达到99.99%。     

CS@CAU-10复合膜的制备及其对乙醇/水的分离性能

利用原位生长法在氧化铝载体上制备金属有机骨架CAU-10膜，并在其表面覆盖一层壳聚糖(CS)得到CS@CAU-10复合膜。考察了CAU-10膜合成液浓度、CS醋酸水溶液浓度以及操作温度对膜层的结构和性能的影响。结果表明，在合成液浓度为0.06 mol/L、CS质量分数为3%时获得的膜层性能最好；升高温度，该膜通量增大、分离因子下降；在30℃时，原料的水质量分数从5%增大到20%,总通量由91 g/(m²·h)增加至450 g/(m²·h),分离因子从497降低至92。该膜与其他乙醇脱水膜相比具有一定的优势。     

低温烧结碳化硅陶瓷分离膜的制备及其油水分离性能（英文）

碳化硅陶瓷分离膜具有高亲水性、耐化学腐蚀、抗膜污染等优异性能,在大宗废水、强腐蚀废水、高温废水等的高效处理中受到广泛的关注。然而,碳化硅是典型的强共价键化合物,碳化硅陶瓷膜制备过程具有烧结温度高、制备能耗大等问题。本文采用优选的低熔点化合物作为烧结助剂,经1 000℃烧结制备了高强度、孔径均匀的碳化硅陶瓷分离膜。研究了烧结助剂含量对碳化硅陶瓷膜微观结构、孔径分布、相组成及油水分离性能等的影响。研究表明,低熔点烧结助剂连接碳化硅颗粒形成陶瓷的骨架结构,随着烧结助剂含量从10%（质量分数）增加到30%,碳化硅陶瓷膜的孔隙率从42%降低到35%,同时平均孔径从3.5μm降低到2.1μm,成孔模式由碳化硅颗粒堆积过渡到烧结助剂成孔。纯水实验表明,烧结助剂含量为30%时,随着跨膜压差从0.2 bar增加到0.5 bar碳化硅陶瓷膜的分离通量从120 L/（m²·h）增加到306 L/（m²·h）;油水分离实验表明,当跨膜压力差为0.2 bar时碳化硅陶瓷膜的截留率和分离通量分别为93.3%和123 L/（m²·h）。     

某工业园区中水回用废水零排放工艺实验研究

中水回用废水水质较差，离子含量高，远达不到零排放标准。为此，采用超滤、反渗透与液碱软化工艺对其进行处理，并探究工艺最优化条件。试验结果表明：废水经过两次反渗透膜浓缩，浓水的TDS可达49 221 mg/L，后续可进行蒸发分盐处理，清液水质达到所要求的水质标准；超滤膜的平均通量可设定在50 kg/m²·h，在40 kg/m²·h左右可进行反冲洗操作；一级反渗透在通量为18 L/m²·h，回收率为75%的情况下，最佳压力设定为12 bar；二级反渗透在通量为15 L/m²·h，回收率为75%的情况下，最佳压力设定为20 bar；选用液碱-纯碱软化法对一级反渗透浓液进行软化，在两者加药量分别为303.53 mg/L和67.41 mg/L时，处理后出水Ca²⁺、Mg²⁺分别为7.20 mg/L和18.00mg/L，达到了反渗透进水要求。     

国产纳滤膜脱除硝酸盐的试验研究

采用国产纳滤膜脱除水环境中的硝酸根离子,研究进液浓度、浓水流量、压力、温度等对纳滤膜的截留性能和通量的影响。结果表明,压力的升高有利于提高纳滤膜的截留率和产水通量,最佳压力为0.7 MPa,此时截留率和产水通量可达75.0%和153.7 L/(m²·h);适当的提升进水温度可以提高纳滤过程的截留率,最佳进水温度为39.3℃;进料浓度对截留过程有着显著的影响,进料浓度越低,纳滤膜的截留效果越好。     

正渗透策略和化学清洗海水淡化反渗透膜

为解决海水淡化过程中反渗透膜的污染问题,研究了基于正渗透策略的反渗透产水、模拟反渗透浓水、模拟海水不同的组合清洗和清洗时间对膜通量和截留率的影响。针对不可逆污染,研究了不同化学清洗药剂、浸泡时间、浓度对膜通量和截留率的影响。结果表明,正渗透策略清洗方式中,淡水/模拟反渗透浓水的组合清洗方式效果最佳,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至13.6 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至92.80%。此外,经质量分数为2%的柠檬酸溶液浸泡2 h后,再使用质量分数为1%的乙二胺四乙酸四钠盐和0.3%的三聚磷酸钠溶液浸泡1.5 h,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至14.3 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至96.27%。从SEM和AFM图可以看出,正渗透清洗策略并未对膜表面选择层造成损坏,且可以清洗膜表面的有机污染物和无机污染物,因此,应用这种方法对污染的反渗透膜进行清洗,可延长化学清洗周期,减少化学清洗剂用量,具有一定的工业应用前景。     

氯化聚氯乙烯复合纳滤膜的制备及其在模拟RB5染料废水处理中的应用

以氯化聚氯乙烯（CPVC）超滤膜为基膜,采用单宁酸（TA）和哌嗪（PIP）在CPVC膜表面共沉积后与交联剂均苯三甲酰氯（TMC）进行界面聚合得到PA/TA/CPVC复合纳滤膜,采用扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、红外光谱及接触角对PA/TA/CPVC复合纳滤膜进行了表征,并探讨了干燥时间、TA/PIP浓度比、TA+PIP总浓度、TMC浓度对PA/TA/CPVC复合纳滤膜微观结构与性能的影响。结果表明,TA/PIP浓度比最佳为7/3,TA/PIP层的最佳干燥时间为20min,PA/TA/CPVC复合纳滤膜的纯水通量随着TA+PIP总浓度的增加和TMC浓度的增加而减少,对PEG1000的截留率均在90%以上。PA/TA/CPVC复合纳滤膜纯水通量最大值为4.5L/(m² · h · bar),此时PEG1000的截留率达到95.8%。对模拟RB5染料废水的最大通量为4.3L/(m² · h · bar),此时RB5的截留率为95.4%,对模拟RB5染料废水的稳定性较好。     

基于响应面法光热-光电膜蒸馏系统优化研究

设计并搭建了太阳能光热-光电方腔型膜蒸馏系统,为研究该系统机理与优化问题,首先以料液进口温度、流量、太阳辐照度为影响因子,膜通量、能耗为响应值,采用响应面法分析各影响因子与响应值间的关系;其次结合中心复合设计法设计实验工况,建立响应值与影响因子的二次多项式回归模型,通过方差分析、实验验证对所建立的模型进行可靠性分析;最后对响应值进行响应面分析与系统优化,获得了系统最佳运行工况和最优膜通量、能耗值,并进行了实验验证。结果表明,系统最佳工况为：料液进口温度为63℃,料液进口流量为232 L/h,太阳辐照度为700 W/m²,在此工况下实际膜通量达到7.28 L/(m²·h),高于预测值6.39 L/(m²·h),两者误差为12.23%,对应的能耗值为10.40 L/(kW·h)。     

兼具乳液分离和染料吸附性能的复合海绵的制备及性能研究

通过两步浸渍法制备了具有水下超疏油和抗油污染性能的SiO₂-CS/SA海绵,该海绵仅通过重力作用就能分离含油废水,对多种油水混合物和含表面活性剂乳液的分离效率分别在99.0%和99.1%以上,通量分别在60 000 L/(m²·h)和1 694 L/(m²·h)以上。此外,该海绵还可同时分离含刚果红染料的乳液,经4次循环之后乳液分离效率仍达99.0%以上,对染料吸附率达94.5%以上。因此,这种环境友好型的海绵材料可以促进功能界面材料的发展,在含染料的乳液分离领域具有潜在的应用前景。     

一种新型荷电纳滤膜的制备及其在镁锂分离中的应用

以N,N-双(3-氨丙基)甲胺和均苯三甲酰氯为两相单体，通过调节水相添加剂及后处理PEI涂覆工艺制备了具有高性能的荷正电复合纳滤膜。在0.5 MPa,2 000 mg/L氯化镁进料液的条件下，该纳滤膜对氯化镁的截留率为98.6%，通量为63.5 L/(m²·h)。采用荷正电纳滤膜对模拟卤水进行测试，纳滤膜对Mg²⁺和Li⁺的截留率为93.8%和5.2%，渗透通量为52.3 L/(m²·h)，分离因子S_Mg,Li为0.065，表现出极佳的选择分离性。