丝瓜络纤维对PVDF超滤膜结构和性能的影响

以天然高聚物丝瓜络纤维作为亲水化改性剂,制备了不同丝瓜络纤维含量的亲水化超滤膜,对比分析PVDF基膜和改性膜过滤腐殖酸和海藻酸钠2种典型污染物配制的模拟废水时通量变化规律;考察了不同丝瓜络纤维含量对改性膜孔隙率、亲疏水性、纯水通量、截留率和抗污染性能的影响,利用扫描电镜(SEM)观察了膜微形貌结构。结果表明,丝瓜络纤维的质量分数为1.2%时,滤膜亲水性改善,PVDF质量分数分别为14%和16%的纯水通量较基膜分别提高3倍和3.5倍,截留率均保持93%以上,膜物理清洗后通量恢复率最高达94.2%。过滤模拟废水时,改性膜比通量衰减幅度较小,膜稳态通量高,抗污染性能好。     

聚偏氟乙烯微滤膜性能及结构

研究了亲水性聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜的结构、过滤性能、亲水性和清水反冲洗效果。膜结构由SEM照片和泡点-流速法测定的膜孔径分布表征,通过过滤双蒸水和BSA缓冲液来表征膜的通量、过滤衰减和清洗恢复性能,并对BSA液过滤前后膜结构进行了对比分析,膜亲水性由水接触角表征。试验结果表明,膜孔径分布范围在0.22～0.27μm之间;初始静态水接触角为61.5°,水滴在80 s内渗入膜中;膜初始水通量为1 651.0 L.m-2.h-1,过滤浓度1 g.L-1pH=7.0的BSA液时膜通量随着过滤时间的延长而不断减小,最后达到一稳定的平衡通量229.3 L.m-2.h-1;平均过滤阻力构成分别为:Rp占70.0%,Rm占19.5%,Ri占7.3%,Re占3.1%;污染膜可通过清水反冲洗来恢复,4次循环后膜通量可恢复至1 008.9 L.m-2.h-1,膜通量恢复率达到61.1%。     

温敏性抗污染纳滤膜的制备及性能表征

膜污染是制约纳滤膜发展应用的关键问题之一,表面改性是提高纳滤膜抗污染性能的有效途径。利用溶液浸涂工艺,将具有合适低临界温度(LCST)值和亲水性的温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)类功能材料涂覆于聚酰胺纳滤膜表面对其进行修饰,制备出一种温敏性抗污染纳滤膜。测试结果表明,改性后的纳滤膜抗污染性能明显提高,死端过滤试验持续运行32h,通量衰减率只有8.7%,通量恢复率可达98.4%。     

新型聚芳醚砜酮超滤膜污染与膜阻力研究

采用新型聚芳醚砜酮(PPESK)超滤膜为分离介质,以炼油污水为研究对象,测定了膜污染和膜阻力.结果表明,PPESK超滤膜在100 kPa下的初始通量为480 L·m-2·h-1,自身阻力为0.78mm-1;在超滤膜运行过程中,溶液通量随运行时间呈指数衰减,通量衰减由60%增加到95%时,膜污染阻力由0.69nm-1增大到5.68 nm-1,膜污染阻力占总阻力的分数从43.95%增大到86.72%,其中不可逆膜污染阻力大小为0.20nm-1.PPESK超滤膜对迭标炼油污水过滤时,因膜污染造成通量衰减,经化学清洗能够得到较大程度的恢复.     

膜蒸馏用PVDF抗复合污染膜的制备与测试

为提高膜的抗污染能力,对聚偏氟乙烯（PVDF）平板膜进行表面涂覆改性,得到超疏水PVDF平板膜,再将超疏水PVDF平板膜进行表面亲水化改性,制备出超疏水/亲水复合PVDF膜。当PVDF的质量浓度为2%、聚乙二醇（PG）的质量浓度为39%、涂敷液温度为50℃、蒸发时间为10 s、凝固浴温度为60℃时,超疏水PVDF平板膜接触角达到154.8°。表面亲水改性制得的PVDF超疏水/亲水复合膜的接触角为41°。然后研究了超疏水PVDF平板膜和PVDF超疏水/亲水复合膜的抗膜污染性能。结果显示,超疏水PVDF平板膜具有优良的抗无机污染性能和一定的抗有机污染性能;PVDF超疏水/亲水复合膜不仅具有优良的抗无机污染性能,而且其抗复合污染性能尤其是抗有机污染性能得到明显提升,为进一步构建高性能膜蒸馏抗污染膜提出了一个可行的技术方向。     

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜制备及分离性能

用N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸钠(EDTS)对氧化石墨烯进行修饰,制备出亲水的EDTS-GO纳米复合物。然后通过共混的方式将EDTS-GO添加到PVDF中,制备出EDTS-GO改性PVDF超滤膜。接触角分析和红外光谱结果表明,在相转化过程中EDTS-GO转移至膜表面,PVDF膜表面的亲水性增强。系统考察了不同EDTS-GO添加量对膜性能的影响。膜性能测试表明,随着EDTS-GO添加量的增加,PVDF膜的纯水通量先增大然后降低,当添加量为0.5%时,纯水通量达到最大值,711.2 L·(m2·h)-1。此外,抗污染实验表明,EDTS-GO改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能。     

膜材料结构特性对污水深度超滤过程的影响

考察了聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、醋酸纤维素(CA)、聚丙烯腈(PAN)和聚酰胺(PA)等6种材质超滤膜的膜材料结构特性,分别以二级处理水为原水,研究了不同膜材料性质对污水深度超滤过程的影响.结果表明,在膜过滤过程中最初的通量衰减主要原因是表面污染而发生膜孔堵塞,造成膜孔密度下降,而过滤后期发生孔径窄化是其通量衰减的主要原因.膜的孔径分布越宽、孔形越规则越易发生膜孔堵塞污染,造成膜孔密度下降,其过滤初期通量衰减会越快;膜孔孔形越不规则越易发生膜孔内部污染,造成膜孔孔径窄化,在过滤末期通量衰减较快.     

聚砜超滤膜的表面改性技术研究

研究了PSF超滤膜的优化改性工况,考察了投加TiO_2、SDBS、APS含量和pH对PSF超滤膜改性的影响。结果表明,PSF超滤膜的优化改性工况,TiO_2、APS、SDBS的质量浓度分别为0.40、0.80、5 g/L,pH为2.0。改性膜与原膜相比,其接触角由65.23°降至50.21°,截留率由53.20%升至84.31%,通量衰减率由75.32%降至44.51%,纯水通量恢复率由40.37%升至64.53%。纯水通量由594.5 L/(m~2·h)降至501.4 L/(m~2·h)。膜的亲水性、截留率和抗污染性能等指标均有明显改善,而聚苯胺复合层的加入使得传输阻力增加而导致纯水通量略有降低。     

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜制备及分离性能

用N-（三甲氧基硅丙基）乙二胺三乙酸钠（EDTS）对氧化石墨烯进行修饰,制备出亲水的EDTS-GO纳米复合物。然后通过共混的方式将EDTS-GO添加到PVDF中,制备出EDTS-GO改性PVDF超滤膜。接触角分析和红外光谱结果表明,在相转化过程中EDTS-GO转移至膜表面,PVDF膜表面的亲水性增强。系统考察了不同EDTS-GO添加量对膜性能的影响。膜性能测试表明,随着EDTS-GO添加量的增加,PVDF膜的纯水通量先增大然后降低,当添加量为0.5%时,纯水通量达到最大值,711.2 L·（m²·h）^-1。此外,抗污染实验表明,EDTS-GO改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能。     

添加剂PVA对PVDF/丝瓜络共混膜结构及抗污染性的影响

采用浸没沉淀相转化方法制膜,以聚乙烯醇(PVA)作为膜结构调控和亲水化改性的添加剂,考察了在PVDF和丝瓜络纤维含量分别为16%和1.2%的铸膜液体系中,PVA的聚合度和添加量对PVDF/丝瓜络共混膜的亲疏水性、纯水通量和截留率的影响规律,PVA改性膜以及对模拟废水的处理性能。结果表明:PVA的加入,使得共混膜表面膜孔趋于圆孔,同时孔隙率提高,接触角继续减小。分别以过滤腐植酸和海藻酸钠两种典型污染物配制的模拟废水为处理对象时,改性膜比通量衰减幅度较小,膜稳定通量高。     

溶剂对水处理用PVDF微孔膜结构性能影响

利用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、磷酸三乙酯(TEP)和二甲基亚砜(DMSO)4种溶剂制备PVDF微孔膜,考察溶剂对成膜性能的影响,除了测试膜结构、孔隙率、清水通量等常规指标外,增加膜污染速率指标,研究4种溶剂成膜在实际膜-生物反应器(MBR)内的运行情况,得到4种溶剂成膜结构不同,具有贯穿性指状孔的DMSO溶剂成膜具有最高的孔隙率,高清水通量,并在MBR内表现出最低的污染速率,最适于制备水处理用的PVDF膜;具有海绵状孔的TEP溶剂成膜具有最高的清水通量,高的孔隙率,在MBR内污染速率较低;DMF、DMAc溶剂成膜结构类似,具有不贯穿的指状孔,孔隙率及清水通量均较低,膜污染速率高,不适于水处理MBR用膜。     

陶瓷膜分离净化硫氰酸钠工艺研究

采用陶瓷膜分离净化湿法腈纶溶剂硫氰酸钠物料,分析了膜通量随运行时间的衰减变化趋势及浓缩倍数与膜通量衰减的关系,确定了恢复膜通量的方法,比较了不同膜管的分离效果和分离特性。结果表明:陶瓷膜能有效截留硫氰酸钠物料中的杂质,水不溶物去除率大于75%;膜通量都随运行时间的延长而衰减,当平均膜通量低于设计膜通量时,可采用热纯水进行洗脱,使膜通量恢复;当热纯水无法使膜通量恢复,可采用化学方法或更换膜管;不同膜层厚度的膜管对膜通量影响不大,但厚层膜管的分离除杂效果好。     

织布支撑PVDF—纳米TiO2共混膜在MBR中抗污染性能研究

在室温25℃、压力50 kPa条件下,将尼龙织布作为支撑层,以聚偏氟乙烯(PVDF)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为主要原料制备PVDF膜,并在体系中添加2种不同含量的纳米TiO2制备PVDF-TiO2共混膜,其纯水通量分别为4 892、3 752、2 437 L.m-.2h-1。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由沉积层引起。在MBR中运行时,3种膜的膜通量衰减速率分别为0.112 3、0.089 0、0.075 9,纳米TiO2含量高的PVDF-TiO2膜通量衰减最慢、抗污染性最好、膜截留作用最高。     

强化混凝对超滤处理碎煤加压气化废水生化出水试验研究

研究了碎煤加压气化废水生化出水经不同药剂的强化混凝预处理后出水的超滤膜通量变化规律。结果表明,初始膜通量随着混凝药剂投加量的增大而增大,在PFC投加量为150 mg/L时,初始膜通量为纯水通量的80.4%,原水未经混凝预处理时初始通量仅为纯水通量62.5%,经过长期运行,强化混凝后水样超滤通量衰减趋势减缓。不同预处理条件下受污染的超滤膜经简单碱洗(NaOH,浓度10 mmol/L)-酸洗(HCl,浓度10 mmol/L)浸泡后,通量恢复效果不同,处理原水、PFC(150 mg/L)、PAC(150 mg/L)的超滤膜初始通量恢复率分别为79.4%、84.1%、85.1%。     

蔗渣酶法水解过程的膜分离研究

以直接加热膨胀蔗渣为酶解底物，采用日本Ｙａｋｕｌｔ公司生产的纤维素酶（Ｏｎｏｚｕｋ ＲＳ）进行酶法水解反应，同时开展膜分离实验研究，为该系统优选了膜材料和膜规格，测定了膜分离的有关特性并进行了膜洗涤尝试。实验表明：分割分子量为１．０万的聚醚砜膜对纤维素酶的截留率为１００％；发酵液与膜的吸附对通量的影响不明显，即在发酵液中浸泡过的膜的初始通量与未浸泡过的没多大差别；本实验条件下酶的回收率（以总活性计     

动态无机膜处理污泥后的清洗条件

对动态无机膜处理污泥混合液后的膜清洗进行了研究。实验先用涂膜后的无机膜管处理污泥混合液,在膜管污染后再进行清洗实验。清洗过程中测量了高速冲洗、反冲、碱洗、酸洗后的膜管通量的恢复率,主要考察了酸碱洗顺序、时间、浓度对清洗效果的影响,在选择的清洗条件下还进行了涂膜后的反复清洗实验和与未涂膜的对比实验。结果表明：最佳清洗工艺为：高速冲洗-自来水反冲-碱洗（0．2mol／LNaOH）1h-酸洗（0．1mol／LHCl）1h;反复清洗后,涂膜后的膜管通量恢复均在90％左右：对比实验证明,涂膜后的膜管通量恢复率更高。     

电场作用下荷电膜对多糖溶液的超滤性能

以分子量小于10000的右旋糖苷硫酸酯为分离对象，通过膜通量、截留率、膜通量衰减程度和膜的清洗恢复率等参数的测定，考察了外加直流电场作用下荷电超滤膜的分离性能。结果表明：与中性膜PES300相比，外加电场下荷电膜的膜通量和截留率都有所提高，而膜通量衰减程度由41．86％分别降低到19．51％和13．28％。结合使用膜改性和外加电场两种强化方法，膜的衰减程度可进一步降至8．33％，而且使用过的荷电膜清洗后其膜通量的恢复率可达到95％，表明能较大地改善膜的抗污染性能。     

湍流促进器对液固一体式膜反应器中膜过滤性能影响的研究

以改善液固一体式膜反应器中膜过滤性能为目的,设计了3种外置式湍流促进器进行膜过滤强化实验,考察了湍流促进器的构型、旋转速度等因素对膜通量的影响。结果表明,旋转的湍流促进器可以明显地提高膜通量,其中推进式湍流促进器的强化效果最明显;随着湍流促进器旋转速度的增加,膜通量也相应增加;采用该湍流促进器可以进行高悬浮液质量浓度的膜过滤强化实验。     

Insight into fouling behavior of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) hollow fiber membranes caused by dextran with different pore size distributions

Membrane fouling is the key problem that occurs in membrane process for water treatment. However, how membrane microstructure influences the fouling behavior is still not clear. In this study, fouling behavior caused by dextran was deeply and systematically investigated by employing four poly(vinylidene fluoride)(PVDF)membranes with different pore sizes, ranging from 24 to 94 nm. The extent of fouling by dextran was accurately characterized by pore reduction, flux decline, and the change of critical flux. The result shows that membrane with the smallest pore size of 24 nm experienced the smallest fouling rate and the lowest fouling extent. As the membrane pore size increased, the critical flux ranges were 105-114, 63-73, 38-44 and 34-43 L·m~(-2)·h~(-1),respectively. The critical flux and fouling resistances indicated that the fouling propensity increases with the increase of membrane pore size. Two pilot membrane modules with mean pore size of 25 nm and 60 nm were applied in membrane filtration of surface water treatment. The results showed that serious irreversible membrane fouling occurred on the membrane with pore size of 60 nm at the permeate flux of40.5 L·m~(-2)·h~(-1).On the other hand, membrane with pore size of 25 nm exhibited much better anti-fouling performance when permeate flux was set to 40.5,48 and 60 L·m~(-2)·h~(-1).     

超滤膜分离工艺处理大豆乳清蛋白废水的效能

为考察膜分离技术处理大豆乳清蛋白废水的效能及其运行特征,采用再生纤维膜（RC）和聚醚砜膜（PES）进行试验,每种膜的截留分子量（MWCO）分别选定为5000、10000和30000。试验考察了各种膜的渗透通量、膜衰减系数、蛋白截留率、总糖透过率随时间的变化情况,结果表明：截留分子量为10000的RC超滤膜,在渗透通量、蛋白截留率、总糖透过率、膜衰减系数等方面皆优于其他超滤膜。超滤的最佳工艺条件为压力30kPa、pH值9、浓缩比3∶1、温度20℃,膜渗透通量31.2 L·m^-2·h^-1,蛋白截留率78.46%,蛋白含量51.37%。在曲线拟合和BP神经网络的基础上,建立了不同条件下膜渗透通量随时间变化的数学模型,模型模拟结果与试验结果基本一致,这说明基于曲线拟合和BP神经网络建立模型是可行的。