壳聚糖荷正电纳滤膜的研究进展

目前商业化的纳滤膜多为荷负电,然而在某些特定领域,荷负电膜因污染严重而不能胜任,因此荷正电纳滤膜的研究越来越受到关注和重视。壳聚糖是一种资源丰富、价格低廉的天然高分子化合物,具有良好的成膜性,并且壳聚糖分子链中具有大量氨基,它所形成的纳滤膜带有正电荷,如果能够利用这种材料制备荷正电纳滤膜,在工业上将具有重要意义。目前,壳聚糖荷正电纳滤膜得到了广泛研究。对复合法、界面聚合法、共混法、化学接枝法、等离子体法制备荷正电壳聚糖纳滤膜进行了综述。同时相关应用研究表明,壳聚糖荷正电纳滤膜可以用于单多价离子分离、海水淡化预处理、降低废水硬度等领域,应用前景广阔。最后对壳聚糖荷正电纳滤膜未来的发展趋势进行了展望,通过关键问题的突破,期待壳聚糖荷正电纳滤膜早日实现商业化。     

荷正电纳滤膜在褐藻酸钠生产废水中的应用

以废水回用为目的,采用自制的荷正电复合纳滤膜处理褐藻酸钠生产废水,对影响纳滤过程的因素,如操作压力、料液流速、膜的清洗进行了分析。并考察了该纳滤膜对废水中的总溶解性固体、盐度、硬度、CODCr的去除效果。结果表明,废水经纳滤处理后,出水的CODCr为21.4mg/L,去除率为93.0%;对硬度的去除率为88.3%,能很好实现废水的软化和有机物的去除,出水可回用于生产工艺。     

季铵盐壳聚糖/聚砜复合纳滤膜的制备及性能表征

通过涂敷交联法制备了一种新型荷正电纳滤膜,其中以三甲基壳聚糖酰氯（TMC）为膜材料配制铸膜液,以聚砜超滤膜为基膜,环氧氯丙烷为交联剂.试验在全面考察该复合纳滤膜制备工艺基础上,重点探讨了交联时间对复合纳滤膜性能的影响.结果显示:该方法极大地缩短了交联时间,最优交联时间仅为2 h;同时最优条件所制备纳滤膜的纯水透过系数为14.09L/（m²·h·MPa）,表面粗糙度约为4 nm;对无机盐的截留顺序符合以下规律:MgCl₂>NaCl>MgSO₄>Na₂SO₄,满足荷正电纳滤膜的Donnan平衡模型.     

PSS、PSS-co-MA/PAH动态自组装制备荷正电纳滤膜

以碱改性聚丙烯腈超滤膜为基膜,聚苯乙烯磺酸钠(PSS),聚苯乙烯磺酸钠-马来酸共聚物(PSS-co-MA),聚烯丙胺盐酸盐(PAH)为原料,采用动态自组装法制备了一种低压高通量荷正电纳滤膜.结果表明,动态自组装能极大地提高组装效率,效果优于静态自组装.组装双层数为2.5的纳滤膜在操作压力为0.2MPa时,对MgCl2的脱除率为90.41%,通量为23.80L/(m2·h), 当操作压力增加到0.8MPa后,通量增大到83.76L/(m2·h),对MgCl2的脱除率为91.04%,通量远大于目前商品化产品.所有纳滤膜以聚烯丙胺盐酸盐为最外层,呈现明显的荷正电特征,对高价阳离子盐的脱除率大于对低价阳离子盐的脱除率.改变组装层数、最外层聚烯丙胺盐酸盐浓度可以方便地调节纳滤膜的性能,所得产品在常规纳滤用盐浓度中使用时性能稳定.     

荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备及表征

以聚四氟乙烯(PTFE)平板膜为基膜,对其进行亲水改性后,以支化聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)为主要单体,通过界面聚合制备了荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜。采用红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜和固体表面Zata电位分析仪研究了复合纳滤膜的表面化学结构、微观形貌和荷电特性,结果表明,在亲水PTFE基膜表面形成了致密的多层结构,复合纳滤膜在pH为中性的条件下呈现荷正电。通过优化制备条件,复合纳滤膜对MgCl_2溶液的截留率达到95.7%,水通量为13.47 L/(m~2·h)(测试液浓度1000 mg/L,操作压力0.4 MPa)。此外,测试复合纳滤膜对不同盐溶液的截留率大小顺序为MgCl_2(95.7%)MgSO_4(90.7%)Na_2SO_4(77.5%)NaCl(58.1%),对聚乙二醇(PEG)的截留相对分子质量为402。研究表明制备的复合纳滤膜在硬水软化领域具有潜在的应用价值。     

PDA夹层调控的荷正电纳滤膜的制备及在水处理中的应用

当前商用纳滤膜在溶液中多显示荷负电，而根据道南效应，荷正电纳滤膜在分离废水中的荷正电物质时更具优势。本工作在掺杂金属有机骨架(MOF)的混合基质基膜上构建聚多巴胺(PDA)中间层，再通过聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)的交联反应制备了荷正电聚酰胺复合纳滤膜。对多巴胺(DA)沉积浓度和时间及TMC有机相的添加条件进行优化；对比了PDA中间层添加前后两种复合纳滤膜对1 g/L的MgCl₂、NaCl、MgSO₄、Na₂SO₄溶液的渗透截留情况；重点考察了改性膜对含Cu²⁺、Ni²⁺和Pb²⁺的重金属溶液及五种阴阳离子染料的处理情况，最后评估了膜的耐污染性能。结果表明，将2 g/L的DA在超滤支撑层上沉积90 min, PEI水相浓度为1.2%、浸没时间为7 min、TMC有机相浓度为0.5%、交联时间为120 s时，所制备的改性膜的综合性能最佳，膜的接触角为51.5°,表面粗糙度下降，等电点在pH为9左右，在溶液中显示荷正电。改...     

纳滤膜制备的研究进展

对纳滤膜技术进行了简单介绍,包括纳滤膜的特点、种类、应用领域。综述了国内外纳滤膜制备方法的研究进展,主要有L—s相转化法、共混法、荷电化法、复合法等。其中复合法是用的最多的,比较容易得到高性能的纳滤膜。最后,总结了纳滤膜制备方法中存在的问题并对纳滤膜的应用前景进行了展望。     

聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯/聚砜中空纤维纳滤复合膜的研究

以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为表层材料,以对二氯苄为交联剂,聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,通过界面聚合反应(季铵化反应)制备了荷正电中空纤维复合纳滤膜.研究了基膜、PDMAEMA、交联剂、溶剂、催化剂等和制膜工艺对复合纳滤膜截留性能的影响,从中总结出以聚电解质为交联预聚体制备复合纳滤膜的基本规律.首先用本体聚合的方法制备了PDMAEMA,采用中空纤维超滤技术精制PDMAEMA水溶液.PDMAEMA水溶液具有浓度、外加盐和pH的响应性.其凝胶层也表现出相同的特点.研究了以聚砜(PSF)平板膜为基膜时,PDMAEMA复合纳滤膜的制备条件.研究结果如下:此界面聚合反应在有机相中进行;较优的制备条件为:PDMAEMA浓度为2wt%,对二氯苄浓度为1%～1.5%(wt),应加入少量的NaHCO3来维持溶液的微碱性,室温下反应即可进行,反应时间为5h.另外,用辐照交联的方法制备了PDMAEMA平板型复合纳滤膜,所制备的纳滤膜对2g/LMgSO4的截留率为50%左右.中空纤维外压复合纳滤膜的制备实验包括以下内容:进行了中空纤维外压纳滤膜的基膜选择,研究了基膜对聚合物溶液的吸附行为;确定PDMAEMA涂层液的最佳浓度为0.75wt%;在PDMAEMA水溶液中加入0.148mol/L NaHCO3能提高纳滤膜对二价盐的截留率,但对通量的提高不大;往PDMAEMA水溶液中加入5%(v/v)乙醇能得到高通量、高脱盐率的中空纤维纳滤膜,对MgSO4的截留率≥98%,水通量可达19.5L/(m2·h)(内压膜),水通量≥20L/(m2·h)(外压膜);加入催化剂碘化钾(KI)使反应时间缩短为3.5h.荷正电的PDMAEMA中空纤维纳滤膜对无机盐的截留率顺序为:MgSO4＞MgCl2＞NaCl＞KCl＞KI,对阳离子的截留顺序为:Mg2 ＞Na ＞K ,对阴离子的截留顺序为:Cl-＞Br-＞I-.对蔗糖的截留率＞60%,对D-甘露糖的截留率为37.4%(外压膜)和32.2%(内压膜),并能有效软化自来水.对分子量大于300的小分子荷正电染料的截留率＞50%.纳滤操作条件影响纳滤膜对无机盐的截留性能.无机盐的浓度上升,纳滤膜的截留率和通量都略有下降;纳滤膜对无机盐的截留率和水通量随着操作压力的增大而增加.PDMAEMA复合纳滤膜表现出温度敏感性和pH敏感性.制备了PDMAEMA中空纤维内压纳滤膜,确定PDMAEMA溶液的浓度为0.75wt%,内压纳滤膜对无机盐的截留率和通量的变化与压力的关系符合高斯曲线.实验测试了PDMAEMA复合纳滤膜的耐溶剂性,所用溶剂为纯水,0.5mol/L HCl,0.5mol/L NaOH和30%H2O2(wt%).实验表明:PDMAEMA复合纳滤膜的杀菌性、耐碱性和耐氧化性较好,但不适于在酸性介质中保存和使用.     

聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯复合纳滤膜的制备

以AIBN为引发剂,采用本体聚合的方法制备了聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA),并采用中空纤维超滤膜技术滤除PDMAEMA水溶液中的低聚物和未反应的单体.以聚砜(PSf)超滤膜为基膜,以所精制的PDMAEMA为水相涂层液,以对二氯苄的正庚烷溶液为有机交联剂,利用界面聚合的方法制备了PDMAEMA/PSf荷正电复合纳滤膜.实验重点研究了PSf基膜和单体浓度、水相pH值及浸涂时间、水相沥干时间、交联反应时间等条件对所制备纳滤膜分离性能的影响,确定了较优的制膜条件.所制备的荷正电纳滤膜对1g/LMgSO4水溶液(0.8MPa,30℃)的截留率为86.7%,水通量为8.4L/(m2.h).     

效能与成本的权衡——美国海德能公司纳滤膜元件应用于炼油废水回用工程

本文以国内最大的纳滤膜技术炼油废水回用工程实例为背景，介绍了纳滤膜技术在炼油废水回用中的运行实况，为同类工程项目的应用实施提供了参考，并展望了纳滤技术在废水回用领域的应用前景。[编者按]     

可重复使用型耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜的研制

以芳香二酐和自制的3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二苯甲烷(DMMDA)二胺为单体,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,从分子结构的角度出发,设计合成了聚酰胺酸溶液,经化学亚胺化反应制备了高相对分子质量的可溶性聚酰亚胺材料,进一步通过浸没-沉淀相转化法制备出聚酰亚胺基纳滤膜。通过红外光谱、核磁、热重分析、扫描电镜、原子力显微镜等对合成单体和聚酰亚胺基纳滤膜的结构和性能进行了分析和表征。结果表明,成功地合成了DMMDA二胺单体,以该单体为原料制备的聚酰亚胺基纳滤膜具有较高的分离性能,对酸性红94的截留率高达92%,同时具有良好的耐溶剂性及重复使用性。     

5-异氰酸酯异肽酰氯/ZnO/超支化聚酰胺纳滤膜的制备及性能EI北大核心CSCD

为获得大通量抗污染纳滤膜,通过5-异氰酸酯异肽酰氯(ICIC)与超支化聚酰胺(HBPA)在聚丙烯腈(PAN)超滤膜表面的界面聚合反应,将纳米氧化锌引入聚酰胺分离层制备ICIC/ZnO/HBPA纳滤膜。扫描电镜(SEM),X射线能谱分析证实ZnO的存在;接触角测试结果显示,引入ZnO后膜表面亲水性增强,最小接触角为22.7°。与未加ZnO相比,加入ZnO的膜通量增大了约2.6倍,为102 L·m^-2·h^-1,且对NaCl,MgCl 2,Na2SO4和MgSO4的截留率提高。随着ZnO用量的增加,膜对大肠杆菌抑菌性增强。适当增大单体含量或延长界面聚合时间有利于提高膜对无机盐的截留率,但截留率顺序发生变化。当HBPA含量为0.8%(质量分数,下同)、ICIC含量为0.1%、ZnO用量为0.02 g、反应时间为10 min时,制备的纳滤膜对NaCl,MgCl2,Na2SO4和MgSO 4的截留率分别为60.8%,96.4%,95.1%,96.7%,通量分别达到53,54.7,53.7 L·m^-2·h^-1和54.7 L·m^-2·h^-1。     

层层自组装PDADMAC/PSS纳滤膜的制备

以荷负电的聚砜超滤膜为基膜,采用静态层层自组装技术,制备了PDADMAC/PSS多层聚电解质纳滤膜.考察了支撑盐的种类、浓度、自组装层数对膜的分离性能、荷电性能、亲水性等的影响.研究结果表明,以NaCl为支撑电解质制得的膜具有较高的性能,聚合电解质溶液中支撑电解质的浓度以0.5mol/L为宜;在较优的条件下所制备的(PDADMAC/PSS)5对2g/L Na2SO4的截留率可达93%,通量在1.0MPa下接近60L/(m2.h),对NaCl的截留率仅为9%～13%,通量可达80L/(m2.h).膜表面的荷电量和接触角的变化均反映了聚电解质的交替自组装.以PSS为最外层的膜表面具有很好的负电性和很低的接触角.随着双层数的增加,膜表面的负电荷量的绝对值先逐渐增大,达到一个极大值后又逐渐减少,说明层数并非越多越好;以PSS作为最外层的膜具有很好的亲水性.     

PSS／PAH聚电解质复合纳滤膜制备及其性能研究

采用LbL法在多孔PES基膜上制备了PSS／PAH聚电解质复合纳滤膜，利用SEM研究了复合膜的表面形貌，使用ATR-IR研究了复合膜在PES基膜上的生长规律，并研究了双层膜层数和组装时间对其离子截留性能的影响．研究表明，所制复合纳滤膜对不同的盐溶液的离子截留性能差异显著．如[PSS／PAH]5膜对1000mg／L的MgSO4溶液的截留率可达90％，但对1000mg／L的NaCl溶液的截留率仅为33％，故可应用于水溶液中一、二价离子的分离。     

磺化聚砜/聚醚砜共混非对称纳滤膜的制备与性能表征

以相转化法制备了磺化聚砜(SPSF)/聚醚砜(PES)共混新型纳滤膜,并研究了磺化聚砜的磺化度以及聚醚砜/磺化聚砜的共混质量比对低分子量PEG的截留率和脱盐率性能的影响.结果表明:在操作压力为0.5MPa,料液温度为25℃下,当PES/磺化度10%SPSF共混比为6∶4时,SPSF/PES共混膜对PEG1000、PEG800和PEG600的截留率分别为99.8%、81.0%和57.8%,对硫酸钠、氯化钠的截留率分别为69.0%和23.5%,SPSF/PES共混膜的纯水通量为90.3L/(m2.h).     

紫外分步辐照接枝制备亲水性荷负电纳滤膜

通过在聚醚砜(PES-C)微孔膜表面紫外分步辐照接枝甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和苯乙烯磺酸钠(SSS)制备了一种新型的亲水性荷负电纳滤膜。通过测定膜的纯水通量和对不同盐溶液的表观截留率的变化,系统研究了制备条件对膜分离性能的影响。结果表明,采用该方法制成的纳滤膜对高价阴离子盐溶液Na2SO4的表观截留率和渗透通量都较高,如HEMA先辐照接枝120s、SSS再继续接枝15min制得的膜对Na2SO4截留率大于95%,而渗透通量则高达19.02L/(m2.h)。     

TiO2纳滤膜的制备及其离子截留性能

以钛酸四异丙酯为前驱体,通过聚合溶胶路线制备出平均尺寸约1.2 nm的TiO2溶胶.采用浸浆法,经过一次涂膜,在平均孔径约为3nm的片状γ-Al2O3/α-Al2O3支撑体上制备出完整无缺陷的TiO2纳滤膜.详细考察了煅烧温度对非担载膜(TiO2粉末)和TiO2纳滤膜性能的影响.在350℃的煅烧温度下制备出孔径约为1.5nm的TiO2纳滤膜,该膜对PEG的截留分子量为890,纯水渗透通量为5.3 L/(m2 h)(8×105Pa,20℃);并详细考察了该膜对NaCl、CaCl2、Na2SO4、MgCl2和Ni(NO3)25种溶液的截留性能.结果表明,在pH=4,压力5×105Pa的条件下,Ti-350膜对0.025 mol/L CaCl2和MgCl2溶液的离子截留率分别达到96.5%和92.8%.     

均苯型聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备

两步法制备一种均苯型聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜,重点研究热亚胺化进程对膜性能的影响.选用热亚胺化程序为200℃保持2.5h,250℃保持2 h,300℃保持2h.测试结果表明耐溶剂纳滤膜在大部分测试溶剂中有较好的稳定性,膜的几种纯溶剂通量均保持较高水平的同时对结晶紫和依来络蓝黑R水溶液的截留率分别达到99.8％和97.9％.