CD-MOF二维层状膜制备及混合溶剂精准分离研究

随着膜分离技术的迅速发展,其应用于混合溶剂分离以替代传统高能耗精馏等操作受到了越来越多研究者的关注,但制备具有均匀亚纳米筛分孔的分离膜是其面临的挑战。利用苯甲酸诱导各向同性的环糊精金属有机框架（CD-MOF）三维立方颗粒产生错层结构,再通过液相超声剥离法制得CD-MOF纳米片,以此为构筑单元制备二维层状MOF膜。膜内CD-MOF纳米片含有丰富、连通且均匀的本征亚纳米孔（0.78 nm）,可识别分子间微小的尺寸差异,实现混合溶剂精准分离。如CD-MOF层状膜对溶解在苯中的均三异丙基苯与二异丙基苯混合液（摩尔比为1∶3）的分离因子达到7.4。此外,膜对溶解在甲醇中的甲基橙染料（1.0 nm）截留率达到99.6%,且甲醇通量达84.3 L·m^-2·h^-1·bar^-1。     

CD-MOF二维层状膜制备及混合溶剂精准分离研究

随着膜分离技术的迅速发展,其应用于混合溶剂分离以替代传统高能耗精馏等操作受到了越来越多研究者的关注,但制备具有均匀亚纳米筛分孔的分离膜是其面临的挑战。利用苯甲酸诱导各向同性的环糊精金属有机框架（CD-MOF）三维立方颗粒产生错层结构,再通过液相超声剥离法制得CD-MOF纳米片,以此为构筑单元制备二维层状MOF膜。膜内CD-MOF纳米片含有丰富、连通且均匀的本征亚纳米孔（0.78 nm）,可识别分子间微小的尺寸差异,实现混合溶剂精准分离。如CD-MOF层状膜对溶解在苯中的均三异丙基苯与二异丙基苯混合液（摩尔比为1∶3）的分离因子达到7.4。此外,膜对溶解在甲醇中的甲基橙染料（1.0 nm）截留率达到99.6%,且甲醇通量达84.3 L·m^-2·h^-1·bar^-1。     

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）。     

三嗪框架聚合物膜用于有机纳滤甲醇/正己烷分离

具备耐各种有机溶剂的微孔聚合物膜在有机纳滤领域逐渐受到重视。采用双氰基单体的超酸催化成环聚合反应，制备微孔框架聚合物薄膜(CTF-BP)，该膜具备良好的力学性能，可耐受甲醇和正己烷等常见有机溶剂。CTFBP膜内大量<1.0 nm的微孔通道使膜具备良好的筛分性能，其截留分子量为550。膜内含有的三嗪结构与羟基具有较强的亲和性，使甲醇的跨膜通量[1.10 L/(m²·h·bar)]显著高于黏度更低的正己烷通量[0.23 L/(m²·h·bar)]。采用纳滤操作将膜用于分离含低浓度甲醇的正己烷溶液[含5%(质量)甲醇的正己烷溶液]，结果显示甲醇/正己烷分离因子最高可达到1485，渗透液的总流量超过3.21 kg/(m²·h)。证实CTF-BP膜有望实现高效甲醇/正己烷分离。     

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)。     

异质结构g-C3N4@AM层状膜构筑及纳滤性能研究

随着化工行业的迅速发展，利用纳滤膜对有机溶剂进行高效分离受到了越来越多的关注，但有机溶剂纳滤膜通量和选择性之间普遍存在 trade-off 效应的限制。以相对疏水的g-C₃N₄纳米片和亲水的直链淀粉（amylose，AM）为构筑单元，利用双针头静电雾化技术制备了异质结构的g-C₃N₄@AM 层状膜。亲水的直链淀粉促进了极性溶剂的溶解，相对疏水的g-C₃N₄纳米片实现了通道对极性溶剂的低阻力扩散；两者协同，极大地增强了膜对极性溶剂的渗透性能，而不降低分离能力。与纯g-C₃N₄层状膜相比，g-C₃N₄@AM 层状膜对极性溶剂的渗透系数提高了1~2倍，对于尺寸大于 1.5 nm 的染料分子可以实现 99% 以上的截留率。在操作稳定性、压力循环和耐酸碱测试后，膜的渗透性能和截留能力基本保持不变，衰减 < 6%，具有较好的操作稳定性。     

干燥温度对氧化石墨烯-乙二胺/Al2O3复合纳滤膜性能的影响

在经过多巴胺（PDA）预处理的氧化铝陶瓷膜上制备出乙二胺（EDA）交联的氧化石墨烯（GO）复合纳滤膜（GO-EDA/Al₂O₃膜）,解决了界面和层间稳定性问题。并提出一种可简单调控GO层间距的方法,即通过改变膜管的干燥温度改变GO纳米片上羟基的数量,达到调控GO层间距的目的,从而在保证较高盐截留性能的前提下提升GO-EDA/Al₂O₃膜的纯水渗透性能。结果表明,干燥温度为40℃制备的GO-EDA/Al₂O₃膜,其分离层厚度约50～120 nm,纯水渗透率达34 L/（m²·h·MPa）,对Na₂SO₄的截留率达87.8%。膜在纯水中浸泡680 h后其性能基本保持稳定。     

T型沸石膜的制备及其脱盐性能研究

以2μm和600 nm的T型沸石为晶种,采用二次生长法制备T型沸石膜,利用XRD和SEM对T型沸石膜的晶相结构、膜层形貌进行表征,并在348 K下将其用于渗透蒸发分离35 g/L氯化钠溶液。结果表明,在423 K下晶化反应4 h, T型沸石晶体交互生长形成致密的T型沸石膜,膜层厚度约4μm,渗透蒸发脱盐测试渗透通量可以稳定在7.5 kg/（m²·h）,离子截留率大于99.9%;制备的T型沸石膜渗透蒸发脱盐性能优异,有重要的海水脱盐工业应用价值。     

原位合成法制备高通量聚砜超滤膜及其性能研究

以聚砜（PSF）为原料,N,N‐二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,4,4'-二氨基二苯砜（DDS）和均苯四甲酸二酐（PMDA）为添加物,在聚砜铸膜液中“原位合成”聚酰胺酸（PAA）,采用浸没沉淀相转化法制备高水通量PSF超滤膜。使用傅里叶变换红外光谱仪（ATR-FTIR）和X射线光电子能谱分析（XPS）对膜表面化学组成进行分析,结果表明成功在膜表面引入PAA。膜的荷电性、水接触角、保湿性和水通量等性能测试表明,改性膜具有良好的保湿性和水渗透性。在0.1 MPa的运行压力下,改性膜的纯水通量和牛血清白蛋白（BSA）截留率均高于纯PSF超滤膜,纯水通量从221.39 L/(m²·h)增加至406.57 L/(m²·h),截留率从75.75%增加到96.14%;在0.01~0.1 MPa的运行压力范围内,改性膜水通量均高于纯PSF超滤膜。。     

Zn-BTC/MoS2复合二维膜构筑及有机溶剂纳滤性能研究

尽管最近兴起的二维膜材料相较于传统的聚合物基膜材料呈现出明显提升的分离性能。但是二维膜中分子传质需要经过层层堆积的二维通道,传输路径较长,限制了二维膜渗透通量的进一步提升。提出用一维金属有机框架纳米线来调控二维膜实现通量提升,同时不降低分离能力。该策略的实现是通过Zn-BTC纳米线插层MoS₂层级膜,制备了Zn-BTC/MoS₂复合膜。该复合膜的有机溶剂通量比MoS₂二维膜提高了2~6倍,丙酮渗透通量高达3562 L·m^-2·h^-1·bar^-1。同时该复合膜保持了与MoS₂膜同等优异的筛分能力,对于尺寸大于0.42 nm的染料分子,可以实现100%截留。     

二元醇共价交联羧基化石墨烯复合膜和正丁醇脱水性能

以二元醇（乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇）为交联剂,通过抽滤的方式在涂覆盐酸多巴胺的聚醚砜（PES）支撑层上制备了共价交联的羧基化石墨烯/聚醚砜（CG/PES）复合膜。稳定性测试证明盐酸多巴胺的涂覆和二元醇的交联显著提高了分离层和支撑层以及CG纳米片间的结合力。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和水接触角测试仪对复合膜的物化性质和微观形貌进行了表征。结果表明,所得复合膜的分离层连续无缺陷,厚度在60~64nm之间。二元醇与CG纳米片上的羧基成功发生反应,将CG纳米片锚固在一起。交联剂的引入没有大幅降低亲水性且实现了对分离层层间距的有效调控,随二元醇分子尺寸增加,所得复合膜的层间距由0.761nm提高到0.778nm。CG/PES复合膜对正丁醇/水混合物具有优良的渗透汽化分离性能。在料液温度为50℃、料液中水的质量分数为10%时,三种交联剂所得复合膜的渗透通量分别达到0.79kg/(m²·h)、0.87kg/(m²·h)和0.96kg/(m²·h),而分离因子比未交联的复合膜高一个数量级。15天的稳定性测试结果表明,所得复合膜分离性能无显著变化,能够满足渗透汽化应用要求。     

含甲基纤维素的NaA沸石膜的制备和表征

NaA沸石膜具有规则的孔道结构,利于分子传输,在有机物脱水领域有一定的应用。为使沸石膜生长更连续均匀,提高渗透汽化性能,本文以甲基纤维素作为空间限制剂加入合成液,探究碱度、晶化温度以及晶化时间对膜的影响,按最优条件制备合成液,并依据质量比m(MC)∶m(H₂O)=1∶100添加甲基纤维素,制备NaA沸石膜。表征方法采用XRD、SEM和渗透汽化3种方式,结果表明添加甲基纤维素的沸石膜表面结构完整,生长致密且性能优良,在75℃下对0.6mol/L的NaCl水溶液做渗透汽化测试时,通量达8.33kg/(m²·h),盐离子截留率为99.95%。在0.6mol/L的NaCl的水溶液中测试72h,结果表明添加甲基纤维素的NaA沸石膜时间依存性更好,通量保持在8.30kg/(m²·h)左右,离子截留率稳定在99.90%。渗透汽化分离ω(C₂H₆O)=90%乙醇的水溶液,随着温度从60℃升高到75℃,沸石膜的通量由1.55kg/(m²·h)升高到2.56kg/(m²·h),渗透侧水含量保持在99.90%左右。     

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。     

Ultrafiltration membrane cleaning technology and mechanism based on seawater desalination pilot equipment

In order to clean the ultrafiltration membrane in the process of seawater desalination, this paper studied the cleaning effects of backwash water and chemical agents on the ultrafiltration membrane by using the ultrafiltration pilot equipment. Effects of different backwash water on the transmembrane pressure difference were studied. The results showed that the cleaning effect was in the order of fresh water (tap water) > ultrafiltration water > reverse osmosis concentrated water. In addition, cleaning effect was as follows: citric acid > oxalate > hydrochloric acid > sodium hypochlorite > sodium hydroxide. Citric acid had the best cleaning effect, and the pure water penetration rate could be restored from 283.24 L/(m²·h) to 571.56 L/(m²·h). Moreover, the effect of alkali washing and acid washing together is better than that of cleaning alone. After cleaning with sodium hydroxide and then citric acid, the pure water transmission rate can recover from 283.24 L/(m²·h) to 818.81 L/(m²·h). The results of this study have a good application prospect for the maintenance of ultrafiltration membrane in seawater desalination.     

基于海水淡化中试的超滤膜清洗工艺及机理

为了对海水淡化过程中的超滤膜进行清洗，利用超滤中试设备研究了反洗水和清洗药剂对超滤膜清洗的效果。分别研究了不同的反洗用水对于跨膜压差的影响，结果表明，清洗效果：淡水（自来水）>超滤产水>反渗透浓水。另选用不同的酸性清洗剂与碱性清洗剂进行清洗，结果表明，清洗效果：柠檬酸>草酸>盐酸>次氯酸钠>氢氧化钠，柠檬酸清洗效果最好，纯水透过速率可从283.24 L/(m²·h)恢复至571.56 L/(m²·h)。此外，实验证明碱洗+酸洗效果优于单独清洗效果，先用氢氧化钠清洗，再用柠檬酸清洗，纯水透过速率可从283.24 L/(m²·h)恢复至818.81 L/(m²·h)。本研究成果对于海水淡化过程中超滤膜的维护具有较好的应用前景。     

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。