电渗析-真空膜蒸馏集成膜法回收离子液体

为了达到最大限度回收离子液体循环再利用的目的,用电渗析-真空膜蒸馏集成膜法浓缩低浓度质量分数（下同）为1%~5%的离子液体水溶液,实现了有效可操作的膜集成浓缩过程控制。分析了膜集成过程中电渗析施加电压、料液初始浓度和料液体积比等操作参数对优化工艺的影响,获得了此电渗析过程的最高浓缩浓度。当电渗析可浓缩[AMIM]Cl至最大浓度时,即可切换至真空膜蒸馏过程深度浓缩,最终可将[AMIM]Cl水溶液浓缩至48.2%。     

膜蒸馏过程的CFD模拟

文章基于膜蒸馏热质传递机理建立了二维CFD模型。利用商用CFD软件FLUENT模拟了平板膜组件中的膜蒸馏过程,模拟结果与文献实验值较吻合,相对平均偏差为6.0%。利用所建CFD模型,模拟了不同料液温度、浓度及流速下的膜蒸馏过程。通过分析不同操作条件下的渗透通量变化、膜组件内的温度场和浓度场分布及过饱和度分布,确定了膜蒸馏过程的适宜操作条件:对于较低浓度进料(即料液侧进口Na Cl质量分数为0.15),可采用低流速(0.02~0.06 m/s)操作条件;而较高浓度料液的浓缩(即Na Cl质量分数为0.25)时,应采取高料液侧流速操作(≥0.07 m/s)以避免膜表面Na Cl过饱和结晶析出影响膜蒸馏正常进行。     

离子液体[AMIM]Cl的合成及对木质素的溶解性研究

本文研究了离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)的合成,考察了反应时间、反应温度、原料配比对[AMIM]Cl收率的影响,确定最佳反应时间为8h,最佳反应温度为80℃,原料氯丙烯与1-甲基咪唑最佳物质的量比为1∶3。另外,考察了[AMIM]Cl对木质素的溶解性能,确定80℃时木质素在离子液体[AMIM]Cl中的溶解度为最佳。     

真空膜蒸馏用于多元醇水溶液分离的研究

利用自制的聚丙烯中空纤维膜,采用真空膜蒸馏法对1,2-丙二醇水溶液的分离进行了研究.考察了料液入口温度、冷侧真空度、料液流量以及料液浓度对膜通量和截留率的影响.结果表明,膜通量随料液入口温度、冷侧真空度及料液流量的增加而增加,随料液浓度升高而下降.截留率随料液入口温度、冷侧真空度和料液浓度的增加而下降,料液流量的变化对截留率没有明显的影响.本试验条件下最佳截留率可达100%,表明利用真空膜蒸馏技术可有效实现多元醇水溶液分离.     

纳滤技术回收纺丝废水中的离子液体

比较了3种纳滤膜对水溶液中离子液体的截留效果,研究结果表明,NF-1对质量浓度为0.5 g/L的1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐[AMIM]Cl的截留率达到90.5%,水通量为15.8 L/(m~2·h).实验研究了离子液体浓度、测试压力、测试温度等对纳滤膜截留性能的影响.实验将纳滤膜应用于纺丝废水中离子液体的回收,FTIR表明,回收的离子液体的纯度较高.     

扩散渗析-电渗析回收赖氨酸离子交换废液中的盐

为缓解电渗析膜污染,提高电渗析性能,采用阴膜扩散渗析对待脱盐的赖氨酸离子交换废液进行净化处理,对扩散渗析回收的(NH4)2SO4溶液进行电渗析脱盐浓缩。结果表明,当扩散渗析流量为5.6 L/h时,扩散渗析的扩散系数达2.24?10?7 cm2/s,离子交换废液中(NH4)2SO4透过率约为30%,可截留90.1% Mg2+和94.5%有机氮、80.3%蛋白、86.0%总糖、79.3%化学需氧量(COD);与直接电渗析赖氨酸离子交换废液相比,对扩散渗析回收的(NH4)2SO4溶液进行电渗析脱盐浓缩,SO42?膜通量、电流效率分别提高了55.7%和18.3%,操作时间、单位膜通量能耗分别降低了26.1%和42.3%。用扩散渗析净化赖氨酸离子交换废液可有效缓解后续电渗析的膜污染,提高电渗析性能。     

1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐[AMIM]Cl的回收

利用传统加热法合成1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐[AMIM]Cl,对稻杆进行预处理。采用常规减压蒸馏技术对[AMIM]Cl进行重复使用及回收。研究结果表明：使用五次的[AMIM]Cl的结构和组分基本保持一致;首次使用[AMIM]Cl对稻杆处理的还原糖收率可达82.08%,第2次和第3次还原糖收率为78.05%和76.11%;离子液体重复使用五次,仍具有良好的处理稻杆纤维素的能力,具有较好的应用前景。     

超声波对氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体合成的强化

采用超声波辅助加热回流的方法合成了氯代1–烯丙基–3–甲基咪唑离子液体([AMIM]Cl),并对其进行了紫外光谱(UV)和傅利叶红外光谱(FT–IR)表征。考察了反应物摩尔比、反应时间和超声波功率对离子液体的收率和纯度的影响,探讨了超声波对合成反应的强化效应。实验结果表明超声波能强化[AMIM]Cl的合成,明显缩短合成时间,且其强化效应受反应物摩尔比的影响较小,而与超声波功率紧密相关。[AMIM]Cl适宜的合成条件为反应温度50℃、反应时间2h、氯丙烯与1–甲基咪唑的摩尔比1.4、超声波功率100W,此时离子液体的收率和纯度分别为94.4%和99.2%。     

利用多效膜蒸馏技术浓缩硫酸和磷酸水溶液

利用自制中空纤维气隙式多效膜蒸馏组件进行了多效膜蒸馏过程浓缩稀硫酸和磷酸溶液的研究, 考察了膜入口温度、料液进口浓度和料液流量对渗透通量和造水比的影响。结果表明,膜入口温度升高时渗透通量和造水比增加;料液流量增加,渗透通量增加,而造水比随之降低;料液酸浓度增加,渗透通量和造水比均随之下降,且硫酸的影响更为显著。实验过程中渗透通量和造水比最高可达5.3 L/(m²·h)和11.5。在适当的操作条件下,该过程可将质量分数(下同)为2%的稀硫酸或稀磷酸溶液浓缩至40%以上,且渗透液最大的电导率仍小于200 μS/cm。以10%的硫酸溶液为料液,利用2个不同的膜组件进行了持续30 d的多效膜蒸馏过程稳定性实验研究,实验期间所用膜组件操作性能没有明显下降,没有观察到膜渗漏现象。     

[Asp]Cl离子液体中合成N-苄基壳聚糖的研究

合成了天冬氨酸盐酸盐([Asp]Cl)离子液体,以其水溶液为反应介质,将壳聚糖与苯甲醛进行反应制备了N-苄基壳聚糖(NBCS)。考察了[Asp]Cl离子液体的浓度对产物NBCS产率的影响,研究了NBCS的结构与性能。结果表明:傅里叶变换红外光谱表征所合成的[Asp]Cl离子液体和NBCS为目标产物;NBCS产率随着[Asp]Cl离子液体的浓度增大而先增加后降低,当[Asp]Cl质量分数为3%时,NBCS产率最大高达133%;NBCS/二氯乙酸溶液在偏光显微镜下呈现液晶相,NBCS为溶致液晶。     

微波辅助膜蒸馏工艺传质强化效率研究

采用直接接触式膜蒸馏(DCMD)和微波辅助膜蒸馏(MWAMD)2种工艺,以Na Cl纯盐溶液或含一定量苯酚或者腐殖酸盐溶液为进料溶液,研究了盐含量及典型有机物对MWAMD过程传质强化效率和微波辐射对膜面晶体形貌的影响。结果表明,MWAMD工艺对膜通量具有强化效果,对模拟高含盐及含酚料液浓缩传质强化效果显著,当盐质量分数为20%时,传质强化增加率(ε)可到达15.14%,当料液含2000 mg/L苯酚时,ε为22.17%;膜蒸馏过程对盐离子和腐殖酸(HA)分子截留率接近100%,对酚离子有80%以上的截留率,而且微波辐射作用对截留率没有明显影响。微波辐射会减少晶体沉积量,而且会使晶体形貌呈不规则形状。     

减压膜蒸馏浓缩硫酸钠溶液的实验研究

采用减压膜蒸馏技术在较低真空度下浓缩Na2SO4水溶液，研究了真空度、料液温度、料液流速以及料液浓度对膜通量与截留率的影响。结果表明，随着膜下游真空度增加，膜通量增大；料液温度显著影响膜通量；随着料液浓度增加，膜通量严重衰减；实验条件下聚丙烯中空纤维膜表现出很好的疏水性，Na2SO4的截留率接近100%。     

汉麻纤维离子液体溶解性研究

为探究汉麻纤维在离子液体中溶解工艺,实现汉麻纤维完全溶解,分别讨论了汉麻纤维于65~95℃在[BMIM]Cl和[AMIM]Cl两种离子液体中溶解情况,并制备再生纤维素膜。通过红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射分析(XRD)和热重分析等方法分析得出预处理能提高汉麻纤维溶解性,且随离子液体温度升高,溶解速率加快;汉麻纤维在两种离子液体中溶解及再生后,热稳定性均有所降低,且表现出纤维素Ⅱ的特性,结晶度降低。     

浙江大学聚合物分离膜材料表界面工程团队:渗透压驱动的水溶性离子液体高效回收新方法

近日,浙江大学聚合物分离膜材料表界面工程团队通过密度泛函理论计算以及分子动力学模拟,发现与无机盐相比,离子液体具有较弱的水合作用,同时,其水溶液在临界胶束浓度下倾向于形成胶束化的聚集体。在此基础上,分别以饱和无机盐水溶液和离子液体水溶液作为汲取液和进料液,可在半透膜的两侧形成巨大的渗透压差,驱动水分子向无机盐侧渗透,从而实现对离子液体水溶液的浓缩。     

氯化1-{2-[双(2-氨基乙基)氨基]乙基}吡啶离子液体的合成及在ATRP反应中的应用

采用N-烷基化方法将二乙烯三胺（DETA）接枝到氯化1-氯乙基吡啶离子液体[CePy]Cl上,合成了离子液体氯化1-{2-[双（2-氨基乙基）氨基]乙基}吡啶（[N₃Py]Cl）,通过FTIR、¹H NMR和MS等测试手段对合成离子液体的结构进行了表征。采用循环伏安法对离子液体配合物[N₃Py]Cl/CuBr和有机配合物PMDETA/CuBr的氧化还原电位（E_1/2）进行测试,结果表明：合成的离子液体[N₃Py]Cl和CuBr形成配合物的氧化还原电势为E_1/2=-0.541V,比常用的有机配合物PMDETA/CuBr（E_1/2=-0.142V）具有更低的氧化还原电势。将离子液体[N₃Py]Cl与CuBr配位形成催化体系,在离子液体[AMIM]Cl中催化甲基丙烯酸甲酯（MMA）的原子转移自由基聚合（ATRP）反应。结果表明,当配体、催化剂和溶剂的用量分别为n（CuBr）=0.19mmol、n（[N₃Py]Cl）=1.13mmol、n（[AMIM]Cl）=0.02mol,反应温度60℃,反应时间4h时,单体转化率高达75%,分子量分布较窄（M_w/M_n=1.24）,ATRP反应具有明显的可控性能。     

离子液体中纤维素改性材料的合成与应用

纤维化学修饰材料应用广泛,如塑料模、泡沫塑料等.实验制备了1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑[AMIM]Cl离子液体,纤维素在其中可较好溶解形成均相体系;通过与丙烯酰胺接枝共聚及阳离子化合成了不同聚合度的水处理剂,并进行性能研究.结果表明:纤维素在[AMIM]Cl中溶解性能良好、接枝共聚反应活性较好;纤维素聚合度较低时,其接枝物水处理剂对高岭土悬浊水的浊度去除率达94%以上,对草浆废水的浊度去除率达87%以上,C0D值降低50%以上.     

真空膜蒸馏浓缩反渗透浓盐水的工艺研究

分别采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜对反渗透海水淡化浓盐水进行真空膜蒸馏的研究。考察了膜下游真空度、浓盐水温度、浓度、流速对膜通量及截留率的影响。结果表明,真空度增大,膜通量和截留率呈增长趋势。料液温度升高,膜通量增加,截留率呈减少趋势。料液流速增加会使通量增加,截留率呈减少趋势,但影响相对不大。随着料液浓度的增加,膜的通量下降,截留率基本保持不变。本实验条件下最大截留率可达99．99％,表明利用真空膜蒸馏技术可有效实现反渗透海水淡化浓盐水的浓缩。     

N-丁基吡啶氯亚锡酸盐离子液体的热稳定分析

采用热重—差热结合变温红外光谱分析N-丁基吡啶氯亚锡酸盐离子液体[Bupy]Cl/n Sn Cl2(n=0,1,2)的热行为,结果表明:离子液体[Bupy]Cl的蒸汽压比另外两种离子液体要大,液程范围较窄;离子液体[Bupy]Cl/Sn Cl2和[Bupy]Cl/2Sn Cl2都几乎没有蒸汽压,都能在有水环境下稳定存在,在氮气保护下分解温度都可达300℃以上,在有氧条件下分解温度都降至280℃左右,说明两种离子液体的液程都较宽,可作为高温反应的溶剂或催化剂,但氧气会降低离子液体的分解温度,都是从阳离子先分解,且温度会影响这两种离子液体的阴离子结构,前者的阴离子在90℃至170℃之间形成,170℃至280℃之间保持稳定,后者的阴离子在100℃至160℃之间形成,160℃至280℃之间保持稳定。     

纳滤—电渗析处理纤维染色废水反渗透浓水研究

针对反渗透处理纤维染色废水过程中产生的高COD、高色度和高盐含量浓水,研究采用纳滤-电渗析集成技术对其进行脱色、一二价盐分离和盐浓缩中试。结果表明,纳滤膜NF5和NF4分别用于废水脱色和分盐,经过2级纳滤处理后废水色度降低至原水的1/1200,COD从原水的200 mg/L降低至小于100 mg/L,Cl^-和SO4^2-离子的质量浓度比从原水的3:2提高到21:1。电渗析可将纳滤膜NF4透过液中的总溶解盐浓缩至质量分数10%以上。盐浓缩液可重新用于染色,染色效果良好。表明该集成技术在纤维染色废水的深度处理上具备良好的工业化应用前景。     

离子液体对乙腈-水共沸物系汽液平衡的影响

选择离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（Bmin[Cl]）作为分离乙腈-水共沸物系的溶剂。在0.101MPa下测定了在离子液体Bmin[Cl]含量为10%、20%和30%时乙腈-水物系的汽液平衡数据。实验结果表明,离子液体Bmin[Cl] 可以提高乙腈对水的相对挥发度,离子液体Bmin[Cl]含量在20%以上时可以消除乙腈-水物系的共沸点。离子液体Bmin[Cl]可以用作分离乙腈-水物系的萃取剂。用改进的Furter方程对数据进行了关联,得到了离子液体Bmin[Cl]对乙腈-水物系的盐效应参数。