界面聚合反渗透复合膜材料及其表面修饰

针对我国反渗透复合膜材料研究领域存在的膜材料品种单一、膜性能相对较差、膜产品缺乏核心竞争力等现状,重点开展了界面聚合反渗透复合膜材料及其表面修饰方面的研究工作.从功能单体与制备工艺入手,研究开发高性能反渗透复合膜材料;采用表面改性技术,对界面聚合反渗透复合膜材料进行表面功能化修饰,研究开发界面聚合反渗透复合膜材料的表面改性实用技术;以期为我国反渗透复合膜材料及其产业的发展提供核心材料和先进制备技术.     

反渗透和纳滤膜的研制与应用

本文介绍了基于联苯多元酰氯单体的聚酰胺反渗透和纳滤复合膜材料体系。通过系统研究聚合物的官能团含量、取代基位置等因素对反渗透复合膜性能的影响,揭示了有价值的实验规律： a.通过调节酰氯单体的官能度,可以实现对反渗透复合膜的性质,包括表面形貌、表面化学组成、表面荷电性质的调控,从而实现对复合膜分离性能及抗污染性能的调控;b.可以利用联苯多元酰氯单体制备得到纳滤复合膜,所得纳滤膜的孔径和荷电性质可以通过调节制膜工艺实现调控。这些结果,为进一步优化制膜工艺,提供可供产业化生产的新型反渗透和纳滤复合膜制备技术奠定了基础。     

不同分子量聚醚砜超滤膜性能的研究(Ⅱ)有否无纺布支撑的影响

选用3种分子量的PES作为制膜材料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)作为添加剂,N-甲基吡咯烷酮作为溶剂,聚酯无纺布作为支撑材料,利用非溶剂致相分离法制备超滤膜.通过超滤实验和爆破强度的测定研究了有否无纺布支撑对不同分子量PES超滤膜过滤性能和抗压性能的影响.根据由凝胶色谱仪得到的PES分子量数据、由浊点滴定法得到的热力学相图以及由同心圆筒黏度计得到的铸膜液黏度数据,深入讨论了导致超滤膜性能变化的原因.研究发现,无纺布支撑与无支撑超滤膜相比,无纺布支撑的超滤膜过滤通量较高、截留率较低,其抗压强度明显增大.     

氧化石墨烯负载无纺布复合膜的制备及光热转换性能

氧化石墨烯(GO)是一种性能良好的光热转换材料,广泛用于海水淡化、光电转换和太阳能利用等领域。为了测试GO负载无纺布膜(GO膜)和聚乙烯醇-氧化石墨烯无纺布复合膜(PVA-GO复合膜)的光热水蒸发特性,通过改进Hummers方法制备GO,选取了纤维素和聚酯类型的无纺布,通过浸泡-超声法制得GO膜和PVA-GO复合膜。运用紫外-可见-近红外光谱仪分析了GO膜和PVA-GO复合膜的吸光性能,并通过电子天平测量GO膜和PVA-GO复合膜的蒸发水量。由于PVA具有亲水性,能增大膜的吸水性,因而PVA加入会使蒸发水量增大。通过SEM分析GO膜和PVA-GO复合膜表面特征,发现无添加PVA的GO膜是纤维丝状结构,且纤维清晰可见。加入PVA后,纤维被PVA包裹,说明膜对光的吸收能力增强。当加入6wt% PVA时,无纺布纤维被PVA完全包裹。当用氙灯对两种膜进行水蒸发实验时,GO膜的蒸发速率达到了1.67 kg/(m2·h),PVA-GO复合膜的蒸发速率达到了1.85 kg/(m2·h)。此外,GO膜中出现GO层状结构,在紫外-可见-近红外光谱分析中表现出较好的吸光能力,在光热蒸发实验中表现出较好的光热转换能力。PVA-GO复合膜在PVA质量浓度为4wt%时有较好的光热转换性能和吸光性。      

层层组装界面聚合制备聚酰胺复合正渗透膜研究

以聚丙烯腈(PAN)为支撑膜材料,利用相转化法制得PAN基膜,水解改性后作为支撑层,通过界面聚合法制备聚酰胺正渗透复合膜.考察了界面聚合次数对复合膜表面形貌结构、粗糙度、亲水性及正渗透性能、反渗透性能的影响.实验结果表明,膜表面粗糙度和亲水性随着界面聚合次数的增加而增大,而反渗透水通量随着界面聚合次数的增加而减小,盐截留率随之而增大,而正渗透性能测试中水通量和盐逆向通量随界面次数的增加而减小.综合得知,经过2次界面聚合后,复合膜表面粗糙度和亲水性较好,正渗透水通量达到16.97L/(m~2·h),盐逆向通量为6.02g/(m~2·h).     

以 PSA 膜为支撑膜的胺类系列复合膜的研究

本文用三种不同结构的PSA 膜作支撑膜制奋了胺类复合膜,证实了复合膜性能与PSA 支撑膜的蛄构有密切的关系。通过复合条件的变化,可制得超滤型、低压1.0MPa 和中压3.0MPa 反渗透型系列复合膜。该种复合膜在酸性介质中具有较好的脱盐性能。     

新型耐高温聚芳酰胺复合膜的制备及性能

为了将反渗透技术在高温流体环境中使用,研究制备具有较高热稳定性的超滤膜以制备耐热性良好的复合膜,以杂萘联苯聚芳醚超滤膜为支撑层,通过间苯二胺与均苯三甲酰氯的界面聚合制备聚芳酰胺复合膜.研究了聚合反应中单体的浓度、反应温度和反应时间等与膜性能的关系.用原子力显微镜照片表征了膜表面形貌的变化,证明致密复合层的形成是膜性能变化的关键.考察了操作温度、压力对膜性能的影响.随着操作压力和温度的提高,膜的通量迅速增加,但对2000 mg·L-1的NaCl溶液的截留率则保持在99.0%左右,无明显变化.膜在1.6 MPa、80℃下重复测试30 d,性能无明显降低,说明其具有良好热稳定性.     

聚砜基复合正渗透膜的结构设计与性能表征

采用连续制膜技术制备聚酯(PET)筛网增强型聚砜(PSf)基膜,并通过两次刮涂的方法获取单皮层基膜,通过在基膜表面界面聚合制备复合正渗透(FO)膜.PET筛网的引入使基膜内部大孔贯通性变差,孔隙率和纯水通量降低,另一方面,却大大增强了基膜强度,并使其更具韧性.基膜引入PET筛网,所得复合膜正渗透过程中的内浓差极化程度有所增大,由于单皮层基膜底面较为疏松,且PET筛网局部裸露出来形成界面大孔,故所得复合膜传质阻力降低,以2mol/L的NaCl溶液为汲取液,其正渗透水通量比双皮层基膜复合膜高50%左右.本文提出一种提高正渗透膜性能的新型方法,即通过结构设计获取单皮层的基膜,不仅能够提高复合膜水通量,还能减少膜脱水现象的发生.     

TMC 的合成和相应复合膜的制备

本文简要地介绍了均苯三甲酰氯(TMC)的合成以及以它为中间体的系列复合膜的制备。TMC 的制备工艺是先从均三甲苯的氧化得均苯三甲酸,再进行酰氯化反应,最后进行提纯和分析。复合膜的制备工艺包括增强涤纶无纺布的试验,聚砜支撑膜的制备,TMC 与多胺中间体在聚砜膜界面的聚合,以及最后的结构和性能的表征。分析和试验表明所合成的TMC 与国外的试剂样品接近,用它制备的实验用复合膜样品的性能也与国外的同类产品的性能接近,但仍有一定的差距。     

醋酸纤维素正渗透膜的制备及其性能研究

以醋酸纤维素(CA)作为成膜材料,以聚酯筛网作为支撑材料,利用相转化法制备正渗透膜,考察了正渗透膜制备过程中的影响因素,包括铸膜液中聚合物浓度以及制膜过程中环境湿度、凝胶浴温度及热处理温度对正渗透膜性能(水通量和截盐率)的影响规律。并利用SEM表征了膜表面和断面的形貌。结果表明,在原料液为0.1mol/L NaCl,汲取液为4mol/L葡萄糖,原料液面向分离层,室温的测试条件下,当聚合物浓度为10.4%、在60℃下热处理、凝胶浴温度为15℃、环境湿度为90%时所制备的正渗透膜通量为9.7～10.3L/(m2.h),截盐率在93%以上。     

反渗透、纳滤膜及其在水处理中的应用

对反渗透和纳滤膜元件在国内外的发展过程，应用领域和应用现状进行了综述，认为反渗透和纳滤膜应用在全国乃至全世界均处于高速成长期，具有广泛的应用前景．但同时指出应及时总结目前的应用情况，开发潜在的应用领域，加强技术的国产化，确保该技术的良性高速发展．     

反渗透膜分离技术的创新性进展

水是地球上不可替代的宝贵的自然资源,是人类赖以生存和生产的不可缺少的基本物质.当前缺水已成为世界性问题,成为制约社会进步和经济发展的瓶颈,解决水资源的供需矛盾,对我国的可持续发展是非常迫切的和重要的.用海水淡化技术向大海要淡水,是自古以来人们所梦寐以求的,现在已变为现实,其中反渗透法海水淡化发展最为迅速,不仅技术上完全可行,而且在许多情况下是最经济的选择.简述了自上世纪50年代以来反渗透法海水淡化(SWRO)的提出和发展概况;重点介绍了反渗透不对称膜和复合膜的发展,特别是复合膜品种的不断增多与性能的不断改进和提高;中空纤维和卷式反渗透膜组器技术的创新,特别是卷式反渗透膜组器的设计和制备技术的改进及组器的性能提高和大型化;效率不断提高的高压泵和能量回收装置,特别是能量回收装置结构形式的不断改进和能量回收效率的不断提高;实用于不同要求的各种SWRO工艺,如二级海水淡化工艺、一级海水淡化工艺、高压一级海水淡化工艺、高效两段海水淡化工艺、SWRO与纳滤(NF)、与多级闪蒸(MSF)或多效(MED)集成的海水淡化工艺以及微滤(MF)或超滤(UF)作为预处理等,另外,简述了大型反渗透法海水淡化厂对环境的影响,如与能耗相关的CO2的排放、浓海水排海、占地、噪音和景观等;最后对反渗透技术的延伸进行了简介.     

反渗透膜分离性能及其在制冷空调中的应用

介绍了反渗透膜的分离机理,归纳了多种分离过程理论模型的通量公式、应用场合及其局限性,综述了操作压力、料液温度、料液浓度以及料液流速等特性参数对反渗透膜分离性能的影响,解读了反渗透膜分离技术在制冷空调中的应用研究,为反渗透膜分离技术在制冷空调行业的应用提供了参考。     

新型反渗透膜的研究进展

反渗透膜的发展推动了水处理技术的进步,自从聚酰胺膜诞生,反渗透膜的发展处于瓶颈阶段,而寻求新型膜材料的研究也在进行中.文章从无机膜、杂化膜及新型有机膜三个方向叙述了近年来反渗透膜的研究状况,归纳了各种类型反渗透膜的分离性能,应用前景及存在问题,为反渗透膜的发展提供了参考依据.     

耐污染反渗透/纳滤复合膜研究进展

膜污染防控是反渗透(RO)、纳滤膜研究的重要方向,是影响其应用的关键环节。本文总结了常见的反渗透膜污染类型,并对影响反渗透膜污染的关键因素进行分析;并重点综述了目前提高反渗透膜耐污性的方法,包括设计新型关键单体、表面物理改性、表面化学改性及共混改性等方法;最后对耐污染反渗透膜的研究进行了展望。     

反渗透浓水和循环水碳酸盐的结垢问题

结垢是反渗透和循环水系统中常见的问题之一.根据反渗透膜表面和凝汽器管内垢成分的比较,从反渗透浓水和循环水的pH、游离CO2、碳酸根的变化、碳酸类化合物的平衡等因素对两个系统结碳酸盐垢的过程进行对比研究,并针对反渗透系统结垢特点对其阻垢剂的选择提出建议.     

利用废旧膜元件实现电厂反渗透浓水的循环回用

本项目采用原系统中已经更换淘汰的反渗透膜元件材料,新建浓水回用反渗透系统,实现了废旧膜材料的循环回收利用。项目工艺流程采用了除垢过滤及反渗透膜除盐技术,以强磁过滤器、加药装置、反渗透装置、反渗透清洗／冲洗装置等构成主要材料设备单元。工业实际运行结果表明,经本工艺处理后的产水可回用于生产,既可以作为反渗透的进水,又可继续处理成适用于锅炉的补给水。     

反渗透膜系统查表法广谱优化设计

通过反渗透膜系统设计内涵的分析，建立了膜系统优化设计的原始数学模型；通过设计依据转换、独立变量分解等数学处理，导出了系统设计的经典数学模型与分解数学模型；进而提出了基于设计产水量、设计透盐率、极限回收率三维转换设计依据，借用现行系统设计软件的膜系统查表法广谱优化设计模式；而相应表格的设计为反渗透膜系统提供了一个概念全新又便捷有效的优化设计方法．     

海水淡化用反渗透膜仓及其原材料的研究进展

玻璃钢缠绕成型的反渗透膜仓已在工业上获得应用。本文主要介绍了国内海水淡化用反渗透膜仓的研究进展情况及反渗透膜仓的制作工艺,对适合采用缠绕成型的方法制作反渗透膜仓用的环氧树脂原材料也进行了介绍。     

含氧化石墨烯混合基质反渗透复合膜的制备及性能研究

以间苯二胺(MPD)为水相单体、均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体,氧化石墨烯(GO)作为水相添加物,采用界面聚合法,制备了GO-PA(聚酰胺)/PSF(聚砜)混合基质反渗透复合膜。采用扫描电子显微镜表征了膜形貌,考察了该膜对氯化钠的截留性能及耐氯性。结果表明,聚酰胺反渗透膜填充氧化石墨烯后,其分离性能优于聚酰胺膜,且具有较好的耐氯性。随着氧化石墨烯含量的增加,膜的通量增大,当添加量为0.005%时,膜具有最大通量,为63 L/(m2.h)。