膜蒸馏法浓缩低挥发有机物水溶液的液-固接触角及其截留性能

采用热致相分离法聚丙烯平板微孔膜,进行二甘醇(低挥发性)水溶液的真空膜蒸馏实验研究.探讨过膜压差和料液初始流量、温度、浓度对二甘醇截留效果的影响;提出了临界接触角的概念,并得到了计算膜蒸馏操作状态的液-固接触角及临界接触角的数学模型.研究表明:实验范围内的截留率高于98.5%;二甘醇截留效果由料液穿过膜孔程度控制,液-固接触角与临界接触角的差值越小,料液穿过膜孔程度越高;提高微孔膜的疏水程度是提高该类膜蒸馏过程截留效果的重要途径.     

聚丙烯中空纤维膜的超疏水改性

对膜蒸馏用聚丙烯中空纤维膜进行超疏水改性可以提高膜蒸馏产品品质以及增加膜组件的使用寿命.用溶胶-凝胶法将二氧化硅粒子加入到聚丙烯溶液中制成溶胶,以聚丙烯中空纤维膜为基底,用相分离的方法将溶胶涂覆到聚丙烯中空纤维膜的表面,再用具有低表面能的1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷对涂覆后的中空纤维膜进行修饰,并对超疏水聚丙烯中空纤维膜进行膜蒸馏的实验.结果表明:0.3 g的二氧化硅和0.7 g的聚丙烯形成的溶胶制备的超疏水中空纤维膜的接触角为157°,在60℃下的3.5%氯化钠溶液中,通量达到216.96 g/(m~2·h),截留率从91%提高到99%.因此对聚丙烯中空纤维膜的超疏水改性可以明显增加膜蒸馏通量和截留率.     

大蒜浆液超滤中膜污染的研究

本文研究了不同操作条件下,大蒜浆液超滤过程中渗透流量随时间变化的关系;考察了蒜蛋白等大分子在不同超滤膜中的吸附特性,进一步确定了这些大分子在超滤膜中的吸附对渗透流量的影响.实验结果表明:通过搅拌可迅速提高大蒜浆液在超滤过程中的渗透流量;采用亲水膜作为超滤膜比采用疏水膜的效果更为显著,亲水膜对蒜蛋白等大分子的作用力及吸附量也比疏水膜小,较适合于大蒜油萃取工艺中的破乳过程;大蒜油在渗透液中的浓度及膜污染程度都受料液pH 值影响,最适宜的 pH 值约在4.5附近.     

膜蒸馏用管式疏水陶瓷膜制备与表征

针对膜蒸馏用管式疏水陶瓷膜盐截留率较低的问题进行了实验研究。首先,用自制的氧化物AB与去离子水按一定比例混合,对陶瓷膜管支撑体两端进行均匀涂抹,然后在高温下烧结,对两端进行玻璃化密封,解决了其端面短路流问题。然后,在室温条件下,采用溶液体积为50 mL、浓度为0.01 mol/L的 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙基氧硅烷（C₁₆H₁₉F₁₇O₃Si,简称FAS）的异丙醇溶液对玻璃化后的陶瓷膜管进行疏水改性,制备疏水性FAS-ZrO₂-Al₂O₃复合膜。通过增加接枝改性次数（每次疏水改性时间为3 d）,以改性后的疏水陶瓷膜管纯水穿透压力为指标,考察膜管的疏水性能。然后对每根膜管进行AGMD实验,疏水膜管内表面的SEM分析、IR分析和水接触角测试。结果表明：在NaCl热溶液温度75 ℃、流量25 L/h、质量浓度为2%,冷却水温度15 ℃以及流量为50 L/h的实验条件下,综合性能最好的是3^#膜管,膜蒸馏通量达到4.29 kg/（m²·h）,截留率达到99.83%;使用FAS改性陶瓷膜管内表面的ZrO₂膜层,氟硅烷中的两个疏水基团C_xF_2x+1和Si-CH₂CH₂·C_xF_2x+1都成功地接枝聚合到了陶瓷膜表面形成很好的疏水表面,水接触角达到142°。因此,经过FAS疏水改性后的FAS-ZrO₂-Al₂O₃复合膜符合膜蒸馏用膜要求,可以通过AGMD淡化高盐度苦咸水,得到高纯度的水。     

膜蒸馏技术处理含碳酸钾废水的实验研究

采用板式膜蒸馏器,疏水膜材料为聚四氟乙烯,以含碳酸钾的废水为主要研究对象,研究含碳酸钾废水溶液在直接接触膜蒸馏条件下的浓缩过程,并考察操作条件对膜通量的影响.结果表明,利用膜蒸馏技术处理含碳酸钾废水效果良好,碳酸钾的截留率达95%以上,同时亦可获得达标排放的清水.     

超疏水泡沫镍的性能研究

为探究超疏水泡沫镍的稳定性及油水分离性能,采用一步电沉积法在泡沫镍表面制备超疏水膜。使用扫描电子显微镜表征膜层的微观形貌及生长过程机理,以能谱仪和X射线衍射仪分析膜层组成成分,以接触角测量仪测量疏水性能和稳定性能。结果表明,被修饰的泡沫镍基体接触角达到155.3°±5°,可以承受较好的物理冲击力,受模拟海水腐蚀影响较小,受pH影响较大;油水分离和吸附实验结果显示,分离效率超过95%,分离速率达到570L·m~(-2)·h~(-1),吸附率达到167.5%;超疏水泡沫镍的膜层稳定性较好,油水分离效率和速率都具备实际生产实践的可能性。     

荷电镶嵌膜的制备与优化

以聚醚砜中空纤维膜为支撑膜,通过界面聚合方法制备了能有效传递电解质而截留低分子量有机物的复合荷电镶嵌膜.将均匀设计用于界面聚合制备荷电镶嵌膜的过程中,用SPSS软件进行数据处理,得到了回归方程,方程描述了各种因素对膜分离性能的影响.在实验范围内,酸接受剂浓度对膜分离因子的影响很小;4-氯甲基苯酰氟浓度和表面活性剂浓度可取最大值;聚乙烯亚胺浓度和界面聚合反应时间存在交互作用和最优值.模型计算值与实验结果吻合良好,表明该模型可用于指导成膜实践.在优化条件下,膜对无机盐的截留率不超过30%,膜对蔗糖截留率大于90%,对二甲酚橙的截留率可达96%,说明该膜可用于无机盐与低分子量有机物的分离.     

聚偏氟乙烯疏水平板膜用于真空膜蒸馏的研究

采用自制聚偏氟乙烯疏水平板膜,通过改变进水温度、进水流量、冷侧真空度及进料浓度等影响因素,对真空膜蒸馏的性能进行实验研究。结果表明,随进水温度（40-65℃）、进水流量（1.8-17.5 L/h）、冷侧真空度（0.038-0.093 MPa）的增加,膜通量呈增大趋势,最大可达39.22kg/（m^2·h）;随进料NaCl溶液浓度（1-40 g/L）的增加,膜通量减小,截留率增加。在40 g/L时,膜通量仅为9.59 kg/（m^2·h）,截留率达到98.6%。     

多孔微球/纤维复合聚苯乙烯膜表面浸润性研究

采用静电喷涂法,通过调节PS/THF溶液的浓度制备了不同表面结构的PS膜,并通过场发射扫描电镜和静态接触角测定仪对膜表面结构及表面浸润性进行了研究。结果表明,PS/THF溶液的浓度是影响PS膜表面形貌的重要因素,而固体表面的化学组成和微观几何结构对固体表面浸润性起着重要的作用。在PS/THF溶液的质量分数为1%和10%条件下制得的PS膜表面,分别具有平滑和无孔微球与纤维复合的结构,表面接触角分别为96.2°和98.7°,具有疏水特性;而质量分数为5%时所制备的膜表面,具有多孔状的微米颗粒与纳米纤维相复合的粗糙结构,表面接触角高达153°,具有超疏水特性。此外溶剂的挥发性和极性也对表面形貌的变化也起着重要的作用。     

荷正电中空纤维膜的制备及其性能

采用紫外辐射接枝方法将亲水性单体三甲基烯丙基氯化铵(TMAAC)接枝到聚丙烯腈(PAN)中空纤维超滤膜上,制备了带季铵基的荷正电膜.测试PAN-g-TMAAC膜的红外光谱(FTIR),出现了-N(CH3)3-骨架振动吸收峰,表面的静态接触角由基膜的38.55°下降到15.13°,证明季铵基接枝到PAN膜上,提高了膜的亲水性.实验表明:当溶液的pH值小于BSA的等电点(pH=4.7)时,荷正电膜利用与带有正电荷的BSA之间的静电排斥作用,使其对BSA的截留率由基膜的76.7%提高到了90.2%.     

亲/疏水Janus PVDF复合膜制备及其膜蒸馏性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的膜蒸馏渗透通量,以PVDF为成膜聚合物,在亲水无纺布表面涂覆PVDF铸膜液,通过溶液相转化(NIPS)法制得亲/疏水Janus PVDF复合膜;考察PVDF铸膜液中添加剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)含量对复合膜结构与性能的影响;将所得亲/疏水复合膜用于直接接触式膜蒸馏(DCMD)过程,分析复合膜中亲水层对DCMD过程的影响。结果表明:随着铸膜液中DOP含量的增加,促进了PVDF铸膜液的相分离过程,使得膜孔隙率和膜孔径尺寸逐渐增加,而膜的液体渗透压(LEP)和断裂强度逐渐降低;复合膜中的亲水层可有效促进DCMD过程中水蒸汽的传质和冷凝过程,进而提高膜蒸馏通量,Janus PVDF复合膜的通量相较于PVDF膜提高了28.39%,提高冷侧渗透液流速和降低渗透液温度均可有效提高DCMD的渗透通量,而保持脱盐率在99%以上。     

纳米无机添加剂对聚偏氟乙烯膜的疏水性影响

使用非溶剂致相分离法制备聚偏氟乙烯(PVDF)膜,考察了不同铸膜液浓度下PVDF膜的疏水性,研究添加疏水性纳米粒子对PVDF膜疏水性的影响.结果表明:PVDF膜的疏水性随着铸膜液中PVDF含量的升高而降低,疏水性随着纳米颗粒添加量的增大而升高;当铸膜液中PVDF质量分数为10%,纳米SiO2质量分数为2.5%时,PVDF膜的接触角可达136°;当铸膜液中PVDF质量分数为10%,纳米TiO2质量分数为15%时,PVDF膜的接触角可达141°.     

试验优化法确定阳极氧化工艺制备铝基疏水表面

通过试验优化方法,找出阳极氧化过程各因素对铝表面接触角的影响规律,确定提高铝基疏水接触角的最佳氧化工艺条件。优化结果表明,因素电流密度的极差最大,且具有显著性水平,相比氧化最低温度、氧化最高温度和氧化时间（30~60min）,对氧化膜表面疏水接触角大小的影响最突出,而氧化最低温度次之。由体式显微镜和电镜分析可知,在优化工艺下制备的铝氧化膜表面获得了具有粗糙形貌的多孔结构。通过分析发现,其疏水性服从cassie—Baxter方程。     

壳聚糖膜的制备及其表面浸润性

采用流延法,通过调节壳聚糖溶液的质量分数制备表面结构不同的壳聚糖膜,并通过扫描电子显微镜和静态接触角测定仪对膜表面形貌及浸润性进行了研究。结果表明,壳聚糖溶液的质量分数是壳聚糖膜表面形貌的重要影响因素。在壳聚糖溶液的质量分数由2%增至8%条件下,所制备的壳聚糖膜的表面结构从有较强立体层次感的簇状凸起逐渐变得层次感降低,纹路密集,并出现很多紧密排列的小颗粒;膜表面的浸润性发生细微变化,在空气中均表现为既亲水又亲油的特性,而在水中油滴的表面接触角平均高达150°以上,即达到超疏油性。     

PVDF膜在碱液下的性能衰减

为了研究聚偏氟乙烯(PVDF)膜在碱液下的性能变化,采用单侧浸润方法对PVDF膜的接触角、临界水入口压力、气体渗透通量、孔径和孔隙率进行了分析.结果表明,当在浓度为1.5 mol/L的碱液中浸润300 h后,PVDF膜表面疏水性下降,膜孔被润湿,传质阻力增大.PVDF膜的疏水性随着碱液浓度的增加而降低.当PVDF膜的浸润时间为150~250 h时,PVDF膜的气体渗透通量和孔径的变化幅度最大.浸润300 h后,PVDF膜的孔隙率增加,传质系数降低,传质阻力增加.随着碱液浓度的增加,PVDF膜的结构性能变化得更为明显.     

Composite nanofiltration membranes synthesized from PAMAM and TMC by interfacial polymerization

A novel NF membrane prepared with poly(amidoamine) (PAMAM) dendrimer and trimesoyl chloride (TMC) by interfacial polymerization on polysulfone (PSF) ultrafiltration membrane was investigated. Field emission scanning electron microcopy (FESEM) ,atomic force micrograph(AFM) and contact angle(CA) of pure water on PA and PSF substrate were employed to characterize the chemical and physical properties of membranes. The PAMAM concentration,retention of salt solutions and organics were studied on the performance of the NF membrane. From the analyses of SEM and AFM,the polyamide active skin layers of the composite membranes are dense,rough,and finely dispersed nodular structures,packed tightly by the spherical globules. The contact angle of PA nanofitration membrane decreased after polymerization. The higher PAMAM concentration can result in lower flux and higher rejection. The salt rejection of PA membranes decreases in the order K2SO4 > Na2SO4 > MgSO4 > MgCl2 > CaCl2 > NaCl,which indicates that the resulting membranes is nagatively charged. The pH increases from 3 to 10 in the feed resulting in the decrease of the flux and the increase of the rejection for Na2SO4 solution. The molecular weight cut off (MWCO) of the composite NF membrane is nearly 860 kg/mol. The resulted PA membrane can be used to separate small organics and salt solutions.     

Study on concentrating sulfuric acid solution by membrane distillation with metal-PTFE composite membrane

Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｗａｓｔｅｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｉｓａｕｎｉｖｅｒｓａｌｐｒｏｂｌｅｍｉｎｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ,ｔｈｅｕｓｕａｌｍｅｔｈｏｄｔｏｔｒｅａｔｉｔｉｓｔｏｎｅｕｔｒａｌｉｚｅｉｔｂｅｆｏｒｅｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ．Ｂｕｔｔｈｅｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｎｏｔｏｎｌｙｕｎａｂｌｅｔｏｒｅｃｏｖｅｒｔｈｅｖａｌｕａｂｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄ,ｂｕｔａｌｓｏｃｏｎｓ…     

Study on concentrating sulfuric acid solution by vacuum membrane distillation

Ｔｈｅｒｅｏｆｔｅｎｅｘｉｓｔｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇｄｉｌｕｔｅｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇｂｙｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｉｓｕｓｕａｌｌｙａｄｏｐｔｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇｏｆｄｉｌｕｔｅｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｉｓｓｔｉｌｌａｈｅａｄａｃｈｅ,ｂｅｃａｕｓｅｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｃｏｎｓｕｍｅｓｇｒｅａｔｅｎｅｒｇｙａｎｄｉｔｉｓｎｏｔｅａｓｙｔｏｆｉｎｄａｎａｎｔｉ…     

粗糙基底辅助相转化法制备高度疏水PVDF微孔膜

提出一种高度疏水PVDF微孔膜的制备方法.以不同型号的耐水砂纸为模板,采用粗糙基底辅助相转化法制备高度疏水微孔膜,制膜体系为聚偏氟乙烯(PVDF)/N,N二甲基乙酰胺(DMAc)/正辛醇(octanol),凝胶剂依次为湿空气及去离子水.接触角实验结果表明,膜底面与水的接触角随着所用砂纸模板粗糙度的增加先增大后略有下降,其中1 000目的耐水砂纸基底制得的膜底面与水的接触角可达135°,显示出高度疏水性.研究发现,粗糙基底提供了膜底面的微米级粗糙度,同时,粗糙基底与非溶剂添加剂的协同作用延缓了相转化速率,促进了聚合物结晶和晶粒粗化,从而在膜底面生成了微纳复合阶层结构,提高了疏水性.与在玻璃基底上制得的膜的综合性能对比表明,本文制得的高度疏水微孔膜更适于在气液膜接触器中使用.