流动电位法表征纳滤膜的表面动电特性

测定了纳滤膜在电解质水溶液中的流动电位.考察了盐溶液浓度、操作压力、离子种类和价态等对膜表面流动电位的影响.通过流动电位的测定可以得到纳滤膜的表面动电参数:Zeta电位和表面电荷密度.研究了浓度和压力对Zeta电位和电荷密度的影响.结果表明:纳滤膜表面流动电位的绝对值(|△E|)和表面Zeta电位的绝对值(|ζ|)均随电解质溶液浓度和压力的增加而减小;|△E|在不同电解质溶液中的顺序为:NaCl＞MgCl2＞KCl＞KBr＞Na2SO4＞MeS04;表面电荷密度的绝对值(|σd|)随电解质溶液浓度的增加而增加,随压力的增加而下降.     

复合纳滤膜的性能研究

采用电子束辐照的方法制备了聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDM)/聚砜(PSF)中空纤维复合纳滤(NF)膜.研究了PDM水溶液的浓度、预涂膜的干燥时间、辐照时间、辐照剂量等制备条件与纳滤膜截留性能的关系.实验得到中空纤维内压纳滤膜对1g/L MgSO4的截留率为84.8%,对0.5g/L NaCl的截留率为12.8%.对纳滤膜截留性能的研究表明:(1)纳滤膜对阴离子的截留率与香农半径的变化规律相同,而阳离子相反,阴离子的价态对截留率的影响较小,而阳离子的价态对截留率的影响较大;(2)纳滤膜可实现单糖与多糖分离;(3)纳滤膜能有效截留纺丝废水中的[Amim]Cl.采用流动电位法研究纳滤膜的表面动电现象,研究了浓度和压力对膜的表面Zeta电位和电荷密度的影响.结果表明,纳滤膜的表面流动电位的绝对值(|△E|)和表面Zeta电位的绝对值(|ζ|)均随电解质溶液浓度和压力的增加而减小;|△E|在不同电解质溶液中的顺序为NaCl>MgCl2>KCl>KBr>Na2SO4>MgSO4;表面电荷密度的绝对值(|σd|)随电解质溶液浓度的增加而增加,随压力的增加而降低.采用流动电位法研究了功能层结构与纳滤膜截留性能的关系.实验表明,流动电位法可用于研究复合纳滤膜的截留机理和功能层结构.流动电位法可以得到膜表面电学参数,如流动电位(△E)、Zeta电位(ζ)和表面电荷密度(σd),这些参数的变化与功能层交联时间和纳滤膜截留率的变化一致.复合纳滤膜的|ζ|按照NazSO4>MgSO4>MgCl2增加,同截留率的变化一致.带侧基单体交联后得到的纳滤膜的表面电性能参数的绝对值小于不带侧基单体的.     

荷电纳滤膜的切向流动电位测试技术研究

改进了切向流动电位测试技术.由运动方程出发推导了流道高度的理论计算式.利用DL膜测量了流动电位,通道高度以及系统中各部分的电导,深入研究了流道高度、系统的各部分电导以及压降和浓度对Zeta电位的影响.结果表明,所提出的流道高度测定方法,并以总电导代替流道电导和溶液电导,大大提高了Zeta电位测定结果的准确性.在测量范围内,压降对Zeta电位几乎没有影响,而浓度对Zeta电位及各部分的电导影响很大.随浓度的增大,Zeta电位的绝对值下降.在低浓度时,膜电导所占比例大于溶液电导和外回路电导.随溶液浓度增加,膜电导所占比例逐渐低于溶液电导.     

影响SnO2纳米晶体修饰的α-Al2O3微滤膜流动电势的因素

试验研究了不同电解质溶液pH值以及其离子浓度和种类对SnO2纳米晶体修饰的α-A120,微滤膜流动电势的影响规律,结果表明,对于Nacl溶液,膜流动电势随溶液浓度的增大而降低,其等电点在4．6左右;随着溶液的pH值由3增加到10,膜流动电势由正值逐渐变为负值,而对于FeSO4,CaSO4,Na2SO4,NaCl和CaCl2溶液,当溶液的浓度固定时,膜流动电势随溶液电导率的增加而降低。     

大豆蛋白在聚砜膜上的吸附行为

结合扫描电镜（SEM）观察,系统研究了溶液化学特性（包括pH、离子强度和给液浓度）对大豆蛋白在疏水聚砜膜上吸附行为的影响．大豆蛋白一膜间的相互作用符合静电作用机理,吸附量在其等电点附近取得最大值．低pH时随pH升高吸附量增加;高pH时随pH升高吸附量降低,离子强度降低,同性电荷物质之间的静电排斥增加吸附,也降低异性电荷物质之间的静电吸引,降低吸附．溶液化学条件同样影响大豆蛋白在聚砜膜上的吸附速率（膜污染速率）．大豆蛋白吸附等温线遵循兰格缪尔方程,通过实验给出了有关的方程参数,由此可预计不同溶液化学条件的膜污染程度和速率．为了确定对流力和静电作用对大豆蛋白吸附行为的影响,进行了静态和动态吸附实验的比较,结果表明,静电作用在大豆蛋白吸附到膜表面的过程中起着关键作用,控制静电作用可以有效减轻大豆蛋白在膜表面的吸附,进而降低膜的长期通量降低．     

荷电膜表面电性能对截留性能的影响

研究了流动电位和Zeta电位与无机盐溶液的浓度及测试压力的关系,以及随操作压力、无机盐溶液种类和浓度等因素的变化荷电膜对无机盐溶液截留性能的影响.结果表明,荷电膜由于离子吸附而带有负电荷,在低浓度溶液中荷电膜的表面电学性能对膜的截留性能有重要影响,而在高浓度溶液中荷电膜电性能的影响不大.     

对乳清的超滤渗透液进行纳滤脱盐的试验研究

采取超滤膜对乳清进行预处理,研究了不同操作条件下NF270纳滤膜的通量衰减规律以及对乳清中盐和乳糖的分离效果.结果表明:压力由0.4 MPa增加到0.6 MPa时,纳滤膜稳定通量增大,膜通量衰减加重.纳滤膜的盐截留率先下降后上升,乳糖透过率略有增加,增加压力有利于乳糖和盐之间的分离;当压力为0.6 MPa,转速为418.6r/min,在蛋白质的等电点pH值为4.8时,纳滤膜通量小且膜污染最为严重,此时盐截留率最低;pH值为3时所对应的膜通量与料液呈中性时相比,乳清通量增加,且通量衰减幅度小,此时盐截留率为30％,乳糖透过率达80％,因此酸性条件有利于提高通量及乳糖和盐之间的分离效果;提高膜表面的湍动程度时,膜通量增加且膜污染减弱,相应的纳滤膜的盐截留率较小,而对乳糖的透过率影响不明显.     

纳滤技术分离谷氨酸和盐混合液的研究

考察了五种纳滤膜在高盐浓度下对溶液的脱盐性能,选择NF270进一步考察了pH值、氯化钠浓度、膜通量、搅拌速度对纳滤膜分离性能的影响.实验结果表明,虽然高盐浓度对膜表面的电荷屏蔽作用严重,但随着pH值的增加,NF270对谷氨酸的截留率增加,膜的分离选择性也同时增加,而跨膜压力随着pH值的增加而减小.在选择合适的膜通量和搅拌速度时,NF270对谷氨酸的截留率达到95.0%,膜的分离选择性达到18.8,可以实现高盐浓度下谷氨酸溶液的脱盐.     

PVDF管式膜过滤TiO_2悬浮液性能研究

用聚偏氟乙烯(PVDF)管式膜组件处理TiO2悬浮液,考察不同工艺条件对膜通量的影响;并对膜的在线清洗工艺进行研究.实验结果表明:膜通量运行初始30min有较大降低,之后基本保持稳定;膜通量随着循环流量的增大而增加;随悬浮液浓度的增加而逐渐减小;随运行压力增加而增加,当出口压力增加到0.1MPa以上时,膜通量基本不再随压力变化;管式膜在线清洗1min时,膜通量恢复率可达90%以上.     

非荷电膜表面离子吸附对其等电点和渗透性能的影响

为考察电解质溶液中不同离子在膜表面的吸附作用,采用自制的截留相对分子质量40 000的PVDF中空纤维超滤膜进行电性能和渗透性能表征.由于PVDF无可离子化基团或固有电荷,可大大简化模型,因而考察了膜在1 mmol/L四种不同类型电解质(阴阳离子价态)KCl(1:1),K2SO4(1:2),MgCl2(2:1)和MgSO4(2:2)溶液中不同pH下的zeta电势.结果发现:在pH 3～9之间,膜在MgCl2,MgSO4,KCl和K2SO4溶液中的等电点分别为7.4,7.0,6.9和5.5.这是由于膜表面吸附离子的迁移速率不同造成的.离子的化合价和水合离子半径对离子迁移速率的影响非常大.迁移速率更快的离子可在膜表面吸附得更多,并产生一层过量的离子层,对膜表面电荷的影响力更大.不同离子的迁移速率决定了膜不同的等电点.膜在电解质溶液中的截留结果与相应的zeta电势吻合.在等电点附近的截留为零,而往两侧逐渐升高.膜的通量在等电点处最大,往两侧逐渐降低.     

含腐殖酸类有机物模拟废水超滤过程研究

研究了用中空纤维超滤膜组件净化含腐殖酸类有机物模拟废水的过程.考察了料液中Ca2 浓度、离子强度和pH值对超滤过程的影响.实验结果表明,由于Ca2 与腐殖酸分子发生络合反应,随着料液中Ca2 浓度的增大,膜污染程度加剧;料液离子强度的变化改变了腐殖酸分子的构型和溶质分子之间以及溶质分子与膜面之间的相互作用,随着溶液离子强度的增大,膜通量下降程度增大;料液pH值的降低减少了腐殖酸分子链上官能团中H 的离解度,随着pH值的降低,膜污染程度增大;同时,随着料液中Ca2 浓度、离子强度的增大以及pH值的降低,膜对腐殖酸的脱除率降低.     

一种用于从水中分离挥发性有机化合物的疏水性渗透汽化中空纤维复合膜

研制出一种名为VOC-SEP200新型中空纤维疏水性复合膜，并考察了这种复合膜从水中分离BTEX(苯、甲苯、乙苯和二甲苯)的性能．这4种芳香碳氢化合物是工业有机废水中的一组有代表性的污染物，本研究的最终目的是想从现实的工业废水中回收这些化合物．采用料液在纤维中孔流动的方式，系统考察了进料液流速、操作压力、温度和进料液浓度对膜分离效率及膜性能的影响．结果显示，随着进料液流速的提高，BTEX的通量随之增大．这是由于随着进料液流速的提高，浓度极化的影响会减少，同时BTEX和水的分离因子会有显著增大．结果还显示，膜的性能随膜横向的驱动力降低而提高，其最佳的渗透压范围是10．7～13．3kPa(即80～100mmHg)，此时BTEX通量达到最大平稳值，同时水的通量最小．提高渗透压可减少操作费用，同时可增强分离效果，和预期的情况一样，BTEX和水的渗透通量都随着温度和进料浓度的提高而增大，但再进一步提高浓度和温度，则对水通量不产生影响．水通量在初始阶段的增加可以归因于膜的溶胀，水通量不再随温度和浓度的进一步升高而增加，可以归因于水分子的聚集与膜的溶胀达到了平衡，     

聚丙烯接枝聚丙烯酸微滤膜的pH响应性

研究了聚丙烯接枝聚丙烯酸微滤膜的pH响应性及其在牛血清蛋白溶液过滤中的抗污染性。聚丙烯酸(PAA)接枝链可提高膜亲水性,但会造成膜孔堵塞:在低接枝率(<17%)下,PAA大幅度提高膜亲水性,膜通量和pH响应性随接枝率的增加逐渐增大;接枝率过大(>17%)时,PAA对膜孔的堵塞作用占主导,膜通量和pH响应性逐渐下降。与未接枝膜相比,在碱性条件下接枝膜对牛血清蛋白(BSA)分子具有一定的抗污染性能,而酸性条件下则加剧BSA对膜的污染,但改性后接枝膜的通量大幅度增长,使这种膜在BSA类蛋白质的微滤领域仍有较好的应用前景。     

聚偏氟乙烯微孔膜一步法亲水化改性研究

采用高能电子束预辐照接枝的方法,研究了液相丙烯酸(AAc)和苯乙烯磺酸钠(SSS)双元混合体系对聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜的接枝改性,用一步法直接制备了含有羧酸基团和磺酸基团的强亲水性PVDF微孔膜.考察了辐照剂量、反应时间、反应温度、单体浓度、单体配比以及反应溶液pH值等对接枝率的影响.采用FT-IR、接触角和水通量表征改性前后的膜表面性质和膜性能.结果表明,接枝改性后膜的亲水性增强,接触角随接枝率的增加而降低,水通量随接枝率的增加呈现出先升后降的变化,这主要是由于高接枝率时膜表面和膜孔被接枝链堵塞.     

操作压力和溶液组成对蛋白质在超滤过程中的膜污染的影响

研究了操作压力和溶液组成(溶质浓度、pH值和水质硬度)对牛血清蛋白在超滤过程中发生的膜污染的影响,同时使用扫描电子显微镜观察了实验所用的超滤膜的结构.研究发现,在膜过滤的过程中,存在着极限膜通量,增大操作压力和进水中蛋白质浓度只能加速膜污染的速度,但不能增强最后的膜污染程度;增大溶液的pH值,以及减小水质硬度,都能够减轻蛋白质在超滤过程中的膜污染程度.     

聚偏氟乙烯膜表面丙烯酸接枝改性研究

采用自由基接枝聚合反应制备了丙烯酸改性的聚偏氟乙烯膜,研究了单体浓度对接枝率的影响,测定了改性后样品的红外光谱、表面接触角、水通量、蛋白吸附等.结果表明,通过自由基接枝聚合,丙烯酸接枝到膜的表面,明显提高膜的亲水性.接枝后膜的水通量也非常明显下降,特别是在高丙烯酸浓度下.改性的膜的通量对溶液的pH值有明确的响应关系,表明接枝链在水中的溶胀对膜的性能有显著的影响.蛋白吸附实验表明,改性后的膜相比未改性膜有较高的吸附量,而且在酸性情况下,膜的吸附量较大,这主要与丙烯酸和蛋白质之间的相互作用有关.     

pH对膜污染层EPS污染特征的影响及机理分析

溶液pH值不仅影响溶质的电荷等表面性质,同时也影响膜表面的特性,从而影响溶质与膜表面之间的相互作用和溶质在膜面的沉积量及膜通量.胞外多糖(Extracellular POlvsac-charides,EPS)是膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)中主要的膜污染物质之一,从实际MBR膜污染层中分离纯化得到的EPS,在EPS引起膜污染机理分析的基础上,以过滤阻力、EPS在膜表面沉积量及膜通量为评价指标,综合分析不同溶液pH对EPS污染特征的影响,可为揭示MBR中EPS膜污染的成因和机理以及污染膜的清洗提供参考.结果表明,MBR膜污染层EPS的膜污染过程较好地符合沉积阻力模型,EPS在膜表面的污染主要是EPS沉积引起的;EPS溶液的pH越高,其与膜之间的排斥力越大,沉积量越少,沉积阻力越小,膜通量越高.pH为7.0时,沉积阻力为3.34×10~(11) m~(-1),沉积量为1.25 g/m~2,初始相对膜通量为9.8%.     

冷侧真空度对减压膜蒸馏过程影响的研究

用ＰＴＦＥ膜实验研究了冷侧真空度对减压膜蒸馏过程的影响．实验结果表明，随冷侧真空度的提高，蒸汽的渗透通量增加，分离率也增加．渗透通量和膜两侧的蒸汽压差成正比．若真空度很高，且冷侧的绝压比膜冷侧的饱和蒸汽压低时，渗透通量有剧增的趋势．渗透通量和膜的孔径大小有关，孔径越大，通量越大．     

聚砜纳滤中空纤维膜去除内分泌干扰物双酚A

由本实验室自制等离子体改性聚砜纳滤中空纤维膜对内分泌干扰物双酚A溶液进行截留,通过改变溶液浓度、pH、操作压力以及离子强度等因素,经过长时间截留,观察聚砜纳滤中空纤维膜对双酚A溶液的截留率以及通量的变化,分析其作用机理,归纳出改变不同因素使得截留率及通量变化的规律,并研究了不同条件下原液浓度的变化.实验结果表明,聚砜纳滤中空纤维膜对双酚A有很强的吸附作用力,这种吸附力为去除双酚A的主要机理,且溶液为较高浓度,pH=6,压力为0.2MPa,低离子强度时去除率达到90%以上.在近中性条件下,吸附作用力在聚砜纳滤中空纤维膜去除双酚A过程中起主导作用,在较高pH条件下静电斥力发挥作用,离子强度的大小对吸附作用力影响不大.