膜法电容去离子技术用于水溶液中单/多价阴离子的分离

将电容去离子技术(CDI)与单价阴离子选择性交换膜结合构建新型膜法电容去离子膜堆(PSMCDI),并探索其在单/多价阴离子分离中的应用。采用自制的测试装置,以Cl-/SO42-水溶液为模拟体系,并选择现有的两种商业化单价阴离子选择性交换膜(ASV和ACS)作为膜元件,系统地研究了各参数(PSMCDI种类、阴离子组成和浓度、pH、操作时间、电压和流速)对单价离子选择性的影响。结果表明,总阴离子去除量随着阴离子浓度的增加而增加,但是对于单价离子(Cl-)选择性降低。随着操作时间的增加,单价离子(Cl-)选择性也降低。对于ASV膜,在1.2 V的直流电压、10 min吸附时间和30 ml·min-1进料流速的条件下得到1.6的单价阴离子去除选择性。同时,在相同条件下,ACS膜的单价阴离子去除选择性为1.4。     

溶胀嵌入脂肪酸分子制备高脱硼反渗透膜

采用“溶胀-嵌入-收缩”方法改性聚酰胺反渗透膜，制备了一种高脱硼反渗透膜。通过甲醇溶胀增加了高分子链之间的距离，为疏水性癸酸分子的嵌入提供了场所，然后在压力和浓差极化共同作用下，改性分子选择性嵌入聚酰胺膜的孔内；当甲醇分子离开后，聚酰胺膜收缩将癸酸分子固定在高分子网络中。实验借助溶胀和分子嵌入以及溶胀后的收缩调节聚酰胺膜的孔径大小；利用脂肪酸的疏水性降低聚酰胺膜的极性，从而实现增加空间位阻和减少氢键结合位点数量的目的。实验结果显示，改性膜的脱硼率和截盐率均明显升高，截盐率从90.36%增加到96.46%，脱硼率从未改性膜的47.85%增加到77.32%，渗透液的硼含量达到WTO的使用标准。虽然水和硼的渗透性均下降，但是水和硼的渗透选择性增加，证明该方法有利于提高水硼选择性。     

电渗析用季铵化聚氯乙烯均相阴离子交换膜的制备

以1-甲基咪唑(N-MI)为季铵化试剂一步法对聚氯乙烯(PVC)功能化改性,并制备了均相PVC阴离子交换膜,避免了传统阴离子交换膜制备过程中的氯甲基化步骤。通过对比研究,优化后的PVC-N-MI-5表现出较好的综合性能。离子交换容量和迁移数分别高达2.89 mmol·g~(–1)和98.4%;吸水率和溶胀率分别为4.24%和0.21%,低于商业JAM-5阴离子交换膜(4.87%和3.33%);脱盐率、电流效率以及能耗分别为98.38%、55.8%和5.1 kW·h·(kg NaCl)~(–1),可与商业JAM-5(93.0%、55.2%和4.6 kW·h·(kg NaCl)~(–1))相比较。低廉的原料与简便的制备过程以及相对良好的电渗析应用性能,表明所制备的PVC-N-MI-5具有一定的应用前景。     

一种可用于高盐废水处理的纳滤膜研究

使用三乙烯四胺（TETA）和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵（EPTAC）混合溶液为水相单体,均苯三甲酰氯（TMC）为油相单体,通过界面聚合制备纳滤膜。结果表明在水相溶液中TETA浓度为0.2 wt%,EPTAC浓度为0.4 wt%,油相溶液 TMC 为 0.2 wt%,反应时间 30 s,在 90 ℃下热处理为最佳条件。该复合膜在 25 ℃、0.5 MPa 条件下纯水通量为80 L/（m²·h）,是未添加 EPTAC 时水通量的 5.5 倍,对 NaCl 和 Na₂SO₄的截留率分别为 15% 和 98%;对于 15 000 mg/L NaCl 和 8 000 mg/L Na₂SO₄混盐溶液体系,Cl^-截留率低于 1%,SO₄^2-截留率高于 99.2%,显示了高分离选择性,满足高盐废水分盐要求。抗污染实验结果表明,该膜具有较好的抗污染性能,水通量恢复率可达99%。     

纳米聚苯胺改性聚哌嗪酰胺纳滤膜的制备

以导电态纳米聚苯胺(PANI)为添加剂,哌嗪和均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体,通过界面聚合反应在聚砜超滤膜上形成复合层制备纳滤膜。采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等对复合膜的性能和结构分别进行了测试和表征。SEM照片证实PANI含量低时,可以在复合膜上分布得比较均匀;AFM图像看出膜表面粗糙度的增加;膜性能的测试结果证实了添加PANI的复合膜水通量得到了提高,同时脱盐率也有变化。最优实验条件下,膜对Na2SO4、Mg SO4、Mg Cl2和Na Cl的截留率分别为99.4%、98.5%、85.4%和59.2%。试验结果表明,加入PANI能够提高膜的水通量,并提升了膜的脱盐性能。     

正渗透膜材料与驱动体系的研究

报道课题组在正渗透膜材料及高效易回收驱动液方面的研究进展.在膜材料方面,我们研究了准双皮层的三乙酸纤维素正渗透膜,得到的膜性能优于商业化HTI正渗透膜.在驱动溶质方面,研究了以乙二胺四乙酸和树枝状聚合物以及具有响应性能的纳米材料为代表的大尺寸驱动体系,验证了大分子驱动溶质可以有效降低内浓差极化.研究结果表明,膜与驱动液在正渗透研究中都非常重要.     

单价选择性均相阳离子交换膜的制备及性能

以2-羟基-3-三甲铵基丙基壳聚糖为改性材料,商品化均相离子交换膜为基膜,电沉积法制备单价选择性阳离子交换膜,并探讨制膜液浓度、电沉积时间和交联环境等制膜条件对改性膜特殊分离性能的影响.用多种分析方法测试膜的相关性能,结果表明,单价选择性阳离子交换膜对一多价离子的分离效果明显,其中静电排斥是解释其分离特性的主要因素..     

反渗透复合膜技术进展和展望

简要介绍反渗透复合膜的发展现状和趋势.自1978年全芳香族聚酰胺复合膜的成功及其产业化,大大地促进了膜科技和海水淡化的发展,膜的品种不断增多,膜的性能不断提高,低压、超低压、极低压、高脱盐率、高通量、耐污染和抗氧化等一系列的各种复合膜相继进入市场.文章简述了膜材料的选择、传递机理(如:溶解扩散模型、优先吸附-毛细孔流动模型、氢键传递和水与离子通道等)、新的功能单体合成、支撑膜的改进、界面聚合的参数调控和后处理、有机-纳米无机粒子杂化、水通道和离子通道的建立和仿生等的研究进展和发展趋势.     

双极膜法制备葡萄糖酸工业化生产研究

相对传统工艺制备葡萄糖酸,采用双极膜法在节能减排、降低生产成本等方面有极大的改善.本文的工业化生产设备为BPM2-2500型双极装置,规格为400 mm×800 mm,装有100组、有效膜面积共有25 m2的双极膜工业化生产设备,35％的葡萄糖酸钠的转化能力为5 t·d-1.该装置在电流密度为500A·m-2( 125A)稳流的条件下,获得以下较好的结果:葡萄糖酸钠的转化率为98％以上,酸转化能耗为310 kWh·t-1,产酸成本为500元·t-1,远低于传统工艺的600～900元·t-1.如果计算转化每t酸所产生氢氧化钠约200 kg的回用经经济价值,则综合产酸成本低于200元·t-1.本文的成果填补国内双极膜法生产葡萄糖酸工业化应用的空白,也为此工艺的推广打下基础.如果膜成本继续降低、计算氢氧化钠回收价值、计算环保节省的费用、继续优化过程,将有可能实现零成本把葡萄糖酸钠转化成本葡萄糖酸的目标.     

超纯水制备

采用预处理+2级反渗透+ED I+混床工艺制备超纯水。实验结果证明,出水Ca2+质量浓度小于2μg/L,Na+质量浓度小于5μg/L,S iO2质量浓度小于5μg/L,电阻率稳定在17 MΩ.cm,能满足生产要求。