高性能碟式陶瓷膜在油水乳液分离中的研究

为解决膜分离技术处理油水乳液所遇到的膜污染问题,本文选择碟式陶瓷膜,采用动态过滤方式,研究了跨膜压差、膜转速和进料液温度对处理油水乳液的渗透通量和截留率的影响.结果表明:使用平均孔径为100 nm的碟式陶瓷膜处理油质量浓度为1 000 mg/L的油水乳化液,当进料液温度为30℃、膜旋转速度为365 r/min、跨膜压差...     

中空纤维支撑液膜去除水中氨氮的传质行为研究

以聚丙烯(PP)中空纤维膜为支撑体,二(2-乙基己基)磷酸(简称D2EHPA)为载体,煤油为膜溶剂,探讨D2EHPA-煤油-H2SO4中空纤维支撑液膜(SLM)体系对水中氨氮的传质行为.以去除率为指标,考察了料液初始氨氮浓度及pH值、载体浓度、反萃剂浓度对传质效果的影响;并通过对比实验分析了导致传质速率降低的主要原因.结果表明:在反萃剂H2SO4浓度为2 mol/L,料液相pH值在8～13范围内,提高料液pH值、增大膜相中载体浓度,均能提高氨氮的去除率.D2EHPA-煤油-H2SO4体系对氨氮的传质能力随氨氮浓度降低而下降.料液中氨氮浓度下降和pH值降低是导致氨氮传质速率降低的主要原因,调节料液pH值可调控和提高氨氮的去除与传质效果.     

PVDF膜接触器在电厂含氨废水处理中的应用研究

燃煤电厂含氨废水具有水量大、氨氮浓度高、水质波动大的特点,常规脱氨工艺处理困难.本文采用PVDF膜接触器处理燃煤电厂高浓含氨废水,考察了膜接触器类型、水侧流量、气侧真空度、气液接触面积、进水水质等因素对脱氮效率的影响.结果表明,基于PVDF膜接触器的气液分离工艺,能够将高浓含氨废水中的氨氮浓度由1 250 mg/L降至300 mg/L以下;外压式和内压式膜接触器都有理想的应用效果;提高膜接触器水侧流量、气侧真空度能够有效提高NH₃传质效率;增大传质膜面积能够显著提升循环液氨氮脱除率.提出了分离NH₃在燃煤电厂的多种资源化回用途径,为膜接触器的工程化应用提供参考.     

膜吸收法应用于氨氮废水净化的研究

在去除废水里氨氮的3种膜吸收方式中,吸收式膜吸收法能在最短时间内将水中氨氮降至较低水平.因此,它被认为是最有效的方法.研究表明,废水的pH是影响传质系数的最主要因素;氨氮浓度对膜通量影响较大,氨氮浓度越高,氨的膜通量越大;废水中氨氮或盐量较高时,能有效抑制水的渗透蒸馏通量,减弱对吸收液的稀释作用.通过运用吸收式膜吸收法对以无机污染物为主的高氨氮废水和以有机污染物为主的剩余氨水处理效果作对比研究,进而得出以下结论:膜吸收法适用于处理含盐量较高、中温、油性污染物含量较低的高氨氮废水.最后还初步探讨了膜的污染和再生情况.     

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.     

表面活性剂对液膜分离传质性能的影响

研究了不同表面活性剂组成的液膜体系在分离过程中的传质、溶胀和渗透等性能，分别考查了聚胺型表面活性剂L-113A和LMA-1及酯型表面活性剂Span80对含P204载体液膜体系迁移镧(Ⅲ)的影响，以及L—113A、L—113B和EM-301对无载体液膜体系富集氨氮的影响．实验表明，因表面活性剂不同，造成乳状液膜体系在分离富集镧或氨氮时，分离传质性能相差较大，LMA—1—P204-煤油的液膜体系对镧具有最大的迁移能力。迁移率97．4％；而L-113A-膜相添加剂-煤油的液膜体系对氨氮的溶解渗透能力最大。迁移率为86．4％．另外，对因表面活性剂结构不同而造成油水界面黏度的差异以及对传质速率的影响，从乳状液膜和自组装双分子液膜等方面进行了探讨．     

均质硅橡胶膜用于含酚水溶液膜萃取传质过程

研究了一种将均质硅橡胶膜与碱性萃取液相结合的新型膜萃取技术,用以处理含酚水溶液的传质机理与过程,并考察了该体系中两相流动状态、萃取液pH、料液浓度、两相压力和温度等因素对苯酚膜萃取传质速率的影响.基于液-膜-液串联传质阻力模型,通过实验测定苯酚的总传质系数Kov.研究表明:对于氢氧化钠-苯酚-水实验体系,传质由膜阻控制,Kov为3.72×10-7m/s;化学反应对苯酚传质速率的增强作用不显著;苯酚溶液浓度＞8000mg/L,Kov与其初始浓度无关;致密膜体系中两相压差的存在不利于传质的进行;Kov与运行温度呈直线关系.     

ZIF-8-NH2/有机硅杂化膜的制备及渗透汽化脱盐性能研究

石油和天然气开采、电厂脱硫及海水淡化等工业活动会产生大量的高含盐废水, 有效处理这些高盐废水是实现液体零排放的关键。本研究以多孔α-Al₂O₃陶瓷膜为支撑体, 将氨基功能化的沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8-NH₂)填充到1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)中, 制得ZIF-8-NH₂/有机硅杂化膜, 将其应用于高浓度盐水渗透汽化脱盐, 并系统考察了ZIF-8-NH₂含量、进料温度与浓度等因素对其脱盐性能的影响。实验结果表明, 与BTESE膜及ZIF-8/BTESE杂化膜相比, 氨基功能化的ZIF-8-NH₂/BTESE杂化膜的水渗透率和盐截留率均有所提高。在连续50 h渗透汽化脱盐测试中, ZIF-8-NH₂/BTESE杂化膜表现出优异的结构稳定性, NaCl表观截留率始终保持在99.95%以上, 水渗透率保持在6.3×10^-11 m³/(m²×s×Pa)以上。此外, NaCl截留率几乎不受进料温度和进料浓度的影响, 在高盐废水处理领域表现出良好的应用前景。     

“共价”型全疏/滑移表面构建及膜蒸馏性能研究

由于孔隙润湿、矿物结垢或结构不稳定等引起的膜功能层失效问题是膜蒸馏(MD)技术的关键挑战,严重影响其长期运行稳定性.本文提出一种“全共价”接枝修饰的方法,制备具有优异MD性能的全疏/滑移膜蒸馏膜材料.具体而言,通过使用聚多巴胺型插层将纳米硅球共价键合在聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面,并采用巯基-烯烃点击化学进行直接表面氟化改性.通过接触角测试,发现所制备的PDA/PVDF-C膜具有超高的静态水接触角(163.5°±0.9°)和极低的滚动角(5.6°±1.2°).在不同表面张力液体的侵蚀作用下,该膜均未出现膜孔的润湿现象,体现出优异的抗润湿性能.由于该膜表面特殊的全疏/滑移特性,该膜能够持久并稳定地处理含有表面活性剂的高盐卤水,延缓石膏垢的形成,运行性能显著优于商用疏水膜.该膜初始通量约为23.5 L/(m²·h),运行前后始终保持对盐高达99%的截留.本研究提供了一种新颖而有效的方法开发“全共价”型MD膜,该膜具有优异的抗润湿、抗无机结垢以及结构稳定性,可用于高盐废水的资源化处理.     

整体非对称性PVDF中空纤维膜在真空膜蒸馏中的应用

采用乙醇与次氯酸钠溶液去除商品化聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜中的亲水性物质,从而恢复PVDF膜材料本征的疏水性,并将疏水膜应用于真空膜蒸馏(VMD)脱盐试验中。在进料温度为70℃,进料流量为120L/h,真空度为-90kPa的操作条件下考察了次氯酸钠溶液浓度,pH值,温度对PVDF中空纤维膜在真空膜蒸馏海水淡化中的处理效果。结果表明:次氯酸钠浓度为8000mg/L,pH为11,温度为45℃时,处理效果最优,并将最优条件下处理所得中空纤维膜应用在真空膜蒸馏稳定性实验中,在200h的运行过程中,通量稳定在5~6kg/m2·h,同时脱盐率可稳定在99.9%。     

管状复合炭膜的制备及其气体渗透性能

以中空纤维陶瓷膜为载体，聚芳醚酮为聚合物前驱体，采用浸涂-相转化结合的方法制备复合炭膜，探讨了制膜工艺对复合炭膜结构及性能的影响.结果发现，铸膜液浓度和提拉速率对膜的完整性影响较大，在15%质量分数铸膜液和2 cm/min提拉速率的条件下，可制备出表面膜层完整均一且兼具较高气体渗透通量的复合炭膜；通过控制制备前驱体膜过程中蒸发温度和蒸发时间，复合炭膜分离层缺陷大幅减少，气体分离选择性得到了显著提升.以15%铸膜液和2 cm/min提拉速率，在60℃蒸发温度及10 s蒸发时间的制膜工艺条件下制备出的复合炭膜，其O₂/N₂、CO₂/N₂和CO₂/CH₄选择性分别为5.62、26.27、25.10,O₂、CO₂渗透通量分别可达252、1 177 GPU.     

陶瓷基碳纳米管复合膜的光热膜蒸馏性能研究

构筑新型光热多功能蒸馏膜界面具有重要的研究价值,本研究以氧化铝(Al₂O₃)陶瓷膜作为载体,通过原位化学气相沉积(CVD)过程制备了氧化铝-碳纳米管(Al₂O₃-CNTs)复合膜,复杂交错的CNTs网络结构同时为复合膜提供了较好的疏水性以及高效的光热转换性能.Al₂O₃-CNTs膜的氮气渗透性为1 135.14 m³/(m²·h·MPa),水接触角达到171.0°,液体渗透压力为0.15 MPa.复合膜在模拟太阳辐照下辐照600 s后,表面温度升高至82.7℃,光吸收率最高可达66.2%.通过研究传统膜蒸馏及光热膜蒸馏性能,结果表明,在进料液温度为75℃,流速为60 r/min,进料液质量分数为3.5%NaCl溶液的情况下,相比于传统膜蒸馏过程,该复合膜在4 kW/m²的模拟光照强度下,通量提升率为33.7%,太阳能利用效率达到22.7%,同时盐截留率(>99.8%)和渗透侧电导率(&...     

双氨基有机硅后交联聚丙烯酸改性PTFE平板膜及其分离性能研究

通过聚丙烯酸(PAA)与双氨基有机硅9300的后交联反应对聚四氟乙烯(PTFE)平板膜进行亲水改性,并将其用于水晶研磨废水的处理.研究双氨基有机硅浓度、PAA/9300质量比、反应温度及时间等参数对PTFE平板膜形貌、表面化学结构、亲水性及分离性能的影响.结果表明,膜纤维变得比较光滑且有少量颗粒出现,改性膜表面和截面出现N、O和Si元素,膜表面出现羧基、氨基等亲水基团,改性后的PTFE膜表面接触角由136°±2.1°降低到30.35°±1.3°,水晶碾磨废水浊度去除率达到99.91%,改性膜有很好的抑制蛋白质吸附污染的性能.     

陶瓷基金属有机框架MOF-801膜的制备及其性能

正渗透膜在分离领域方面展示出独特优势，发展高稳定的新型正渗透膜具有重要意义.提出了纳米晶种原位播种结合二次生长的制膜策略，制备了共生良好、高稳定的陶瓷基金属有机框架MOF-801纳米孔膜，采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和红外光谱对膜的形貌和结构进行分析表征，初步考察了以去离子水为进料液，1 mol/L NaCl溶液为汲取液条件下膜的正渗透性能.结果表明，在正渗透模式下，陶瓷基MOF-801膜不仅表现出高的水通量[13.9 L/(m²·h)],而且具有较低的比盐通量(0.61 g/L);在连续运行过程中，MOF-801膜渗透性能保持稳定.     

负压膜蒸馏中不同类型表面活性剂的润湿机理研究

表面活性剂导致的膜润湿是膜蒸馏技术在处理实际废水面临的主要问题.为了缓解膜润湿现象,采用新型的负压膜蒸馏来评价不同类型表面活性剂盐溶液的润湿能力,并利用扫描电子显微镜、动态光散射等手段分析了表面活性剂的润湿和污染机理.首先,恒浓处理0.1 mmol/L SDS、CTAB以及Tween-20盐溶液,当料液含阴离子表面活性剂(SDS)时,膜通量稳定,冷凝液电导率保持在3μS/cm以内.而料液含阳离子(CTAB)和非离子表面活性剂(Tween-20)时,膜通量都衰减,甚至出现负值.通过分析污染膜表面以及溶液中表面活性剂胶束的粒径,证实CTAB和Tween-20是通过胶束污染膜表面,造成膜润湿.为了探究胶束污染和表面活性剂浓度之间的关系,分别测试表面活性剂浓度为0.1CMC、0.5CMC、1.0CMC的盐溶液,其中SDS、CTAB以及Tween-20的临界胶束浓度(CMC)分别为9.6×10^-3 mol/L、9.1×10^-5 mol/L和6×10^-5 mol/L.当分别处理9.1×10^-6 mol/LCTA...     

SiCP/AZ31镁基复合材料微弧氧化膜结构与性能分析

采用微弧氧化表面处理技术在SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料表面制备保护性陶瓷膜.分析了陶瓷膜的表面形貌、截面组织和相组成,并测量了膜层的硬度、热震和电化学腐蚀特性.结果表明,陶瓷膜由MgO、Mg₂SiO₄和少量同电解液组成元素相关的相所组成,膜内还残留少量SiC_P增强体.膜层的最高硬度可达到HV800,比复合材料基体提高五倍以上.经过100次热循环(500℃→水淬)后膜层与复合材料结合良好,显示该膜层有较好的抗热震性能.微弧氧化处理后,SiC_P/AZ31镁基复合材料的抗腐蚀能力得到较大提高.     

液膜法去除废水中的氨氮污染

研究了用乳状液膜法去除废水中的氨氮污染．选择了液膜体系，考察了各种因素对氨氮去除率的影响．结果表明，由表面活性剂、民用煤油及膜增强剂组成的膜相，稀硫酸的质量分数１０％的内相组成的液膜体系，当乳水比ＲｅＷ＝１∶１０、接触时间为８分钟时，可使氨氮含量在１０００ｍｇ／Ｌ以上的废水，一级去除率达９７％以上，处理后的废水符合排放标准     

pH敏感型管式陶瓷复合膜的制备

采用硅烷偶联剂KH-570在乙醇溶剂中以盐酸溶液为催化剂进行水解后对管式ZrO2陶瓷膜进行表面修饰,进一步用化学接枝法将丙烯酸单体接枝到改性ZrO2陶瓷膜上,制备pH敏感型陶瓷复合膜.系统考察了不同偶联反应条件对氧化锆陶瓷膜的硅烷化改性效果的影响;研究了丙烯酸单体浓度对pH敏感膜渗透通量及pH开关系数的影响.通过扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、热重(TG)及水通量测定等对改性前后膜结构和pH敏感性能进行分析.结果表明,在以乙醇为溶剂进行硅烷化改性后,成功引入了碳-碳双键,并将丙烯酸成功接枝在陶瓷膜表面;单体浓度对pH敏感的膜通量及pH开关系数有重要的影响;所制备膜显示了良好的pH敏感性能.     

MoS2管式陶瓷膜的制备及其稳定性研究

以氧化铝陶瓷管为基膜，通过原位水热法制备二硫化钼(MoS₂)管式陶瓷膜，研究了不同酸碱条件下膜的结构和纳滤分离及其稳定性变化规律。结果表明，经pH为1～11的水溶液浸渍12h后，MoS₂管式陶瓷膜的形貌和结构变化不明显，对伊文思蓝(EB)水溶液的渗透通量为231.25L/(m²·h·MPa),截留率在96%以上，对EB的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中也显示良好的纳滤分离性能；以pH为13的强碱溶液浸渍后，其分离性能略有降低。使用胶带剥离MoS₂管式陶瓷膜50次后，扫描电镜和纳滤分离性能表明，其分离层与陶瓷基体间具有较好的结合力，证明原位水热法制备的MoS₂管式陶瓷膜具有优异的稳定性。     

渗透膜蒸馏对液/液膜吸收过程的影响

在使用液／液膜吸收技术脱除废水中挥发性污染物的过程中发现，在挥发性污染物被脱除出废水的同时，大量(纯)水也由废水向吸收液迁移，导致了吸收液体积的迅速膨胀．这一现象说明，在液／液膜吸收过程中存在有伴生的渗透膜蒸馏过程．文章探讨了伴生渗透膜蒸馏的产生机理，渗透通量与吸收液浓度的关系，以及对液／液膜吸收过程的产品浓缩、系统操作和传质速率的影响等方面的问题．