膜集成技术在1,3-丙二醇精制中的应用

以1, 3-丙二醇(PDO)发酵液为对象,研究了优选孔径陶瓷膜与有机纳滤膜集成技术在PDO精制中的应用.结果表明,4 nm陶瓷膜较优,可浓缩发酵液25倍,再加浓液的2倍水洗滤,收率可达99%以上,平均通量约为138 L/(m~2·h).与原澄清工艺相比,新工艺不仅能有效降低清液蛋白含量,延长有机膜的使用寿命,而且成本比传统工艺低40%,实现了膜集成技术提高产品品质和降本增效的双重目标.此外,通过反渗透膜对树脂工艺澄清后的PDO清液进行二级浓缩,可将PDO溶液浓缩至质量分数15%～20%,降低一半的蒸汽消耗.     

膜集成技术在返魂草水提液精制中的应用

研究了膜集成技术在返魂草精制中的应用.以返魂草水提液作为料液,低温更适合陶瓷膜过滤.比较了不同孔径陶瓷膜与有机膜的集成技术,从膜通量和处理效果评判,50nm陶瓷膜技术和反渗透技术组合而成的膜集成工艺更适合返魂草水提液的精制,两者分别浓缩20倍和10倍,膜过滤通量分别为135.1kg/(m2·h)和15.5kg/(m2·h).比较了传统工艺与膜集成技术的生产过程,后者干浸膏粉得率低于前者32%,但绿原酸和咖啡酸的含量分别提高了37.6%和34.0%.另外,每吨返魂草水提液精制比传统工艺成本节约了72.6%,实现了膜集成技术提高产品品质和降本增效的双重目标.     

膜法处理焦化脱硫废液的工艺研究

将陶瓷超滤膜、纳滤和反渗透膜法相结合对焦化脱硫废液进行资源化回收利用.研究结果表明:陶瓷膜对脱硫废液中硫磺可100%的截留,渗透液澄清透明;纳滤膜可有效分离硫代硫酸铵和硫氰酸铵,对硫代硫酸铵的截留率为95%,硫氰酸铵的透过率大于100%;采用反渗透膜对硫氰酸铵溶液进行脱水浓缩,4级反渗透对硫氰酸铵的总截留率达99%,渗透出水电导率小于171μS/cm,可循环使用到纳滤透析工艺中.文章研究的膜法处理焦化脱硫废液工艺可将焦化含硫废水中有价值的硫和副盐分离提纯,创造经济价值,又可减少废水的排放,实现水循环利用,该研究为脱硫废液的资源化处理提供了一条新工艺.     

超滤膜分离渗滤液腐植物质的压力影响研究

超滤处理渗滤液膜生物反应器(MBR)出水,考察操作压力(0.3～0.7 MPa)对分离腐植物质(HS)的影响.结果表明,0.6MPa时浓缩液中TOC随体积因数Fv的增加幅度最大,0.4～0.6 MPa时浓缩液中HS浓度均大幅升高,但0.7 MPa时浓缩液HS浓度仅小幅上升,且HS占总TOC的百分比低于进料液;0.3MPa、0.4 MPa时透过液中TOCC随Fv的增加幅度明显高于其他压力条件;各压力下无机盐离子的截留情况比较相似,Fv=5时,Na、K、Mg离子的截留率约为30%,Fe离子约为50%,Ca离子约为15%;重金属离子的变化情况在低压下基本一致,在0.7 MPa时有所不同;0.6 MPa时HS与盐分的分离效果最好,在本实验条件下0.6MPa为最佳操作压力.压力对TOC和HS的浓缩、透过液中TOC的变化以及HS与盐分的分离效果有明显影响,对无机盐离子和重金属离子的变化影响不明显.     

不同材质及孔径的无机陶瓷膜精制黄芪水提液

目的:考察不同材质、不同孔径无机陶瓷膜精制黄芪水提液的适用性,优化工艺参数.方法:为能精确观察指标性成分透过率的动态变化,将实验设为分多次取样.以黄芪水提液为研究对象,从渗透通量、指标性成分透过率、固含物去除率等角度考察膜材质、膜孔径对微滤过程的影响.结果:0.2μm ZrO2较适用于本体系,其稳定渗透通量达273L/(m2.h),黄芪甲苷的透过率达64.56%,固含物的去除率在19%左右.结论:采用无机陶瓷膜对黄芪水提液进行精制分离是可行的,且在适当膜工艺条件下可取得较好精制效果,从而为陶瓷膜分离用于中药精制领域的共性问题提供了依据.     

陶瓷膜浓缩Iota卡拉胶的初步研究

采用Al2O3/ZrO2陶瓷膜浓缩Iota卡拉胶,考察了进料液初始浓度、操作压力、膜面流速和运行温度等因素对膜通量、卡拉胶浓缩倍数、膜总过滤阻力的影响.结果表明陶瓷膜浓缩卡拉胶的速度受到进料液浓度等的影响.当初始质量分数为1％时,获得的最佳操作参数是:操作压力为0.2 MPa,错流速度为4.8 m/s,运行温度为70℃.在此过程中最大膜通量为81.3L/(m2·h),运行时间为105 min,可以将卡拉胶溶液浓缩3倍.该结果说明陶瓷膜可以有效地浓缩Iota卡拉胶.     

陶瓷膜超滤在丁二酸发酵液纯化中的应用

对陶瓷膜过滤丁二酸发酵液的条件进行研究.考察在不同压差下,发酵液的pH以及浓缩倍数对膜通量的影响,并对膜清洗条件进行选择.结果表明在0.3 MPa压差下,发酵液调节pH至4.5,可获得最大膜通量,浓缩到7倍最佳.菌体截留率达到98.37%,蛋白质去除率为89.67%,总有机碳下降约40%.而膜污染后先后用1%次氯酸钠,1%氢氧化钠+0.5%EDTA清洗,可以恢复膜通量.实验表明,可以将陶瓷膜用于分离丁二酸发酵液,有利于简化操作步骤,提高生产效率.     

浓差极化超滤浓缩生物大分子溶液

提出一种利用浓差极化原理超滤浓缩生物大分子溶液的新型膜过程,即用自行设计的浓缩液汲取装置,抽提出浓差极化层内的浓溶液.以牛血清蛋白(BSA)为模型大分子,考查了汲取速率、透过通量对浓缩液浓度的影响,提出了动态平衡时浓缩液浓度的计算公式,并发展了一种可获得较高浓度浓缩液的周期性短时间歇汲取工艺,同时将新型膜浓缩过程与常规超滤浓缩进行了对比.结果表明,浓缩液浓度随汲取速率减小而增大,高通量不利于高浓度浓缩液的汲取;动态平衡时浓缩液浓度的计算值与测定值吻合良好;采用周期性短时间歇汲取工艺浓缩液浓度可达34.9 g/L,为原料液浓度的69.8倍;与常规超滤浓缩相比,该浓缩过程膜污染显著减轻,可实现连续操作.     

无机陶瓷膜澄清食醋工艺研究

应用无机陶瓷膜微滤技术对老陈醋进行除浊除茵试验研究.通过探讨无机陶瓷膜平均孔径、跨膜压差、膜面流速、操作温度、料液浓缩比等操作参数对过滤效果的影响,确定了适宜的工艺分离条件.无机陶瓷膜澄清食醋工艺在最佳操作条件(常温,采用平均孔径为0.1μm无机陶瓷膜,跨膜压差0.14 MPa、膜面流速2.0 m/s、最大浓缩倍数9)下,平均膜渗透通量可达40 L/(m2·h);过滤后的食醋不仅感观、理化和卫生指标符合国家标准,而且放置两年后无返浑现象.     

双疏膜膜蒸馏处理含有机溶剂废水的研究

采用内置双疏膜的真空膜蒸馏工艺处理N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶液、乙醇溶液、喷漆废水和气田采出水四种含有机溶剂的水溶液,考察双疏膜处理含有机溶剂废水的可行性.实验结果表明,双疏膜可用于NMMO溶液和气田采出水的浓缩.实验过程中,NMMO溶液质量分数由25.0%提高到46.0%,截留率高于99.9%;浓缩后的气田采出水COD高于15 000 mg/L,盐和有机物的截留率分别为99.8%和95%.19%乙醇溶液的产水中乙醇质量分数最高可达28.1%,始终高于浓水中的乙醇浓度,因此由于乙醇具有高挥发性,无法对其溶液进行浓缩;工业喷漆废水中有机溶剂2-丁氧基乙醇具有很强的表面活性剂功能,导致双疏膜被迅速浸润.本研究为双疏膜用于膜蒸馏技术浓缩有机溶剂废水提供了方向指导和实验支撑.     

“面向超细颗粒悬浮固液分离的陶瓷膜设计与应用”项目荣获国家技术发明二等奖

“面向超细颗粒悬浮液固液分离的陶瓷膜设计与应用”项目,由南京工业大学副校长、中国工程院院士徐南平教授主持完成.该项目提出了面向应用过程的陶瓷膜设计的新思路,通过建立超细颗粒和胶体体系的陶瓷膜分离功能—微结构定量关系模型,实现面向超细颗粒悬浮液固液分离的陶瓷膜材料微结构的优化设计,从而解决了陶瓷膜过滤过程中膜孔堵塞的关键技术问题,保证了膜过程长期稳定运行.该项目提出了陶瓷膜集成超细粉体生产新工艺,用陶瓷膜过程替代传统分离方法,实现了洗涤、浓缩过程的高度集成,变间歇过程为连续过程.该项目还提出了液相陶瓷膜催化…     

疏水陶瓷膜脱除油中水分的研究

对采用平均孔径50nm、表面疏水的陶瓷膜脱除油中水分的过程进行了研究,考察了跨膜压差、膜面流速、原料液水含量对膜渗透通量及水截留率的影响.结果表明,采用疏水陶瓷膜脱除异辛烷中水分可得到较好的分离效果;增大跨膜压差或减小原料液水含量可以增加膜稳定通量,而随着膜面流速的增加,膜稳定通量先升后降.实验得出适宜的操作参数为跨膜压差0.1MPa、膜面流速1.67m/s,获得的水截留率均在98%以上.基于所用陶瓷膜稳定的亲油疏水表面,渗透侧水含量在不同的操作条件下变化很小.     

N掺杂TiO2陶瓷膜的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备N掺杂TiO2溶胶,用浸渍-提拉方法将溶胶涂敷在陶瓷膜表面,制备具有抗污染性能的光催化陶瓷膜。光催化与膜分离技术相结合,处理含盐直接耐酸大红4BS染料废水,考察了料液pH值、初始浓度、跨膜压差、膜面流速等因素对含盐染料废水处理效果的影响。结果表明,该复合陶瓷膜对4BS染料的截留率在99%以上,对无机盐的截留率低于1%,光催化膜分离耦合的膜通量较单一膜分离的通量提高90%。     

正渗透浓缩茶料液中茶多酚研究

采用NaCl溶液作为驱动液,考察了不同的驱动液浓度、不同的膜材料对茶料液中茶多酚的浓缩效果,研究了正渗透过程中膜渗透性能(通量)、膜污染状况、膜清洗效果以及浓缩液中茶多酚的保留率.结果表明:正渗透浓缩茶多酚,以NaCl溶液为驱动液,可以获得较为稳定的通量,采用正渗透浓缩荼多酚具有一定的可行性;以PA-4M、CTA-4M、CTA-2.7M浓缩茶料液,在达到10倍的浓缩倍数时,对污染的膜用NaOH(pH=10)进行清洗25 min,其通量恢复率分别为100％、95.9％、96.1％,浓缩液中茶多酚的保留率分别为70％、79.3％、83.8％;采用CTA膜以2.7 mol/L NaCl溶液为驱动液进行浓缩较为合适.     

陶瓷膜在制备超纯超细粉体中的应用

为把陶瓷膜错流过滤技术应用于超纯度的琢-Al2O3超细粉体制备当中,通过实验选择了合适孔径的陶瓷膜,考察了操作压力、膜面流速、温度、浆料浓度等工艺参数的影响,确定了膜的再生方式。结果表明:采用孔径0.2滋m的ZrO2膜对琢-Al2O3粉体的中间体进行洗涤,温度为70℃,过膜压差为0.1MPa,膜面流速为5m.s-1,浆料浓度由8%浓缩到16%间断加水清洗,在加入助洗剂的条件下,过滤效果最好,超细粉体能完全回收,且提纯后制备的粉体琢-Al2O3的纯度能达到99.95%。     

新型聚醚砜/磺化聚醚砜共混超滤膜制备方法的研究

基于自制的磺化聚醚砜(SPES)溶液,直接将SPES溶液与聚醚砜(PES)共混配制铸膜液,制备新型的聚醚砜/磺化聚醚砜(PES/SPES)共混超滤膜,简化了制膜过程.考察了铸膜液中PES与SPES总固含量、凝固浴温度、预蒸发时间和添加剂对PES/SPES共混膜结构与性能的影响.研究发现,随铸膜液温度的降低和铸膜液中酸含量的增加,铸膜液的比浓黏度增加;制备的共混膜断面为致密皮层和多孔支撑层组成的不对称结构;随铸膜液PES/SPES总固含量的增加,共混膜的水通量降低,截留率升高;随凝固浴温度升高和预放置时间延长,共混膜水通量增加,截留率降低;聚乙二醇200(PEG200)和丙酮的加入有利于改善膜性能,当加入量为2%时,共混膜的水通量都高于460L/(m~2·h),对PEG6000截留率都大于85%.     

垃圾渗滤液膜滤浓缩液的减量技术研究

垃圾渗滤液膜滤浓缩液的高效处理已成为市政与环境污染治理领域的迫切需求.本研究以北京市某垃圾填埋场的渗滤液膜滤浓缩液为研究对象,采用“预处理-气隙膜蒸馏”组合工艺对其进行减量化处理.我们研究了不同组合工艺对浓缩液处理效果的影响,发现从实用性角度考虑,混凝沉淀预处理对于浓缩液的减量化过程具有最佳的运维保障效果,可将膜滤浓缩液的体积减少80%以上.合适的预处理可以显著降低膜污染的程度,提高膜蒸馏膜通量的稳定性和浓缩倍数.     

陶瓷膜法处理退浆废水工艺研究及工业化装置运行评价

针对以聚甲基丙烯酸甲酯为主要成分的退浆废水,采用孔径为50nm的陶瓷膜过滤,实现废水的资源化利用.采用两级串联先循环后浓缩的操作方式.循环过滤时,拟稳态通量为423L/(m2·h)和453L/(m2·h).循环结束后进行浓缩,浓缩倍数达到22倍时通量为66L/(m2·h)和54L/(m2·h);膜对COD的截留率为87.5%,产水浊度低于1NTU,废水中的氢氧化钠等小分子物质均透过膜层进入渗透液;膜污染是以聚甲基丙烯酸酯在膜表面形成滤饼为主;碱洗及酸洗膜通量恢复至新膜的95%以上.陶瓷膜出水回用于生产过程;工业化陶瓷膜运行稳定,经济效益显著.     

不同孔径陶瓷膜硅烷改性及油水分离性能研究

具有低表面能的疏水陶瓷膜常用于含水油液分离,而渗透通量的提高是提升膜分离过程经济性的关键.本文通过有机硅烷接枝改性制备疏水陶瓷膜,研究硅烷改性对不同孔径陶瓷膜结构及油水分离性能的影响。以孔径为1 000 nm、100 nm、10 nm的3种陶瓷膜为研究对象,考察不同孔径陶瓷膜硅烷化改性前后膜表面微观形貌、润湿性及渗透阻力的变化,评价3种孔径疏水陶瓷膜在溶剂、酸碱等环境下的稳定性,并将3种孔径硅烷改性的陶瓷膜用于油包水乳液分离.结果表明,孔径越小的膜硅烷化改性后渗透阻力增幅越大,尤其是当孔径达到10 nm,改性前后渗透阻力相差近3倍;原膜孔径对改性膜润湿性影响不大,且均表现出良好的耐溶剂性、耐酸碱性.低压高流速的操作方式有利于提高改性膜通量;对于水含量1 000μL/L的W/O乳液,3种改性膜对水的截留率均超过93%,渗透液水含量低于70μL/L,其中1 000 nm改性膜通量最高,达375 L/(m²·h),而10 nm膜更不易被污染;对于水含量10%(体积分数)的W/O乳液,1 000 nm改性膜污染非常严重,通量迅速下降为14.1 L/(m²     

膜法制糖技术研究现状、挑战与展望

膜法制糖技术通过分离膜精确的物理筛分作用将蔗汁中的非糖成分逐级去除,从而实现蔗糖产品的绿色化和多样化制备,有望变革传统化学制糖工艺.综述了膜法制糖技术的最新研究进展,首先简要介绍了针对甘蔗汁、原糖回溶糖浆和糖蜜3种不同原料的膜法制糖工艺,然后重点阐述了膜法制糖技术大规模应用存在的难点及其相关研究成果,主要包括膜浓缩液处理、膜污染控制和清洗.最后对膜法制糖技术的未来研究方向进行展望,为该技术的工业化应用提供理论指导.