改性离子交换膜抗污染性能研究进展

介绍了离子交换膜污染的原因和分类,根据对离子交换膜的不同要求,从3个方面详细阐述了提高离子交换膜抗污染性能的改性方向,指出探寻新的改性方法、开发新型亲水性膜材料是将来提高膜抗污染性能的主要途径。     

阴离子交换膜改性及抗污染性能研究进展

电渗析技术应用于工业废水脱盐时,废水中有机物及其它杂质组分等会造成膜污染,进而影响脱盐性能。电渗析膜污染防治对促进电渗析在工业废水处理中的应用有重要意义。相比于阳离子交换膜,阴离子交换膜更易形成有机污染,且更严重。阴离子交换膜污染主要由腐殖酸、牛血清蛋白、阴离子表面活性剂等有机物造成,污染过程主要受静电作用、亲和作用和几何因素的影响。膜改性提高阴离子交换膜的抗污染性能是电渗析膜污染防治的有效方法,目前已有许多有关膜改性提高阴离子交换膜抗污染性能的报道。膜改性方法主要有化学改性法、等离子体改性法、表面涂覆改性法、电沉积改性法、自聚合改性法及改进基膜结构法等。本工作对阴离子交换膜改性及抗污染性能的研究进展进行了综述,对不同改性方法的优缺点进行了分析和评价。这些改性方法能提高阴膜表面的负电荷密度和亲水性、降低膜表面粗糙度和基膜含水率等,因此可以改善阴离子交换膜的抗污染性能。然而,目前研究获得的改性阴离子交换膜仍存在修饰层不稳定、抗污染性能不理想和性能测试不系统等缺点,需进一步优化改性方法、改性工艺、组分修饰及性能测试等,以获得抗污染性能稳定且效果良好的改性阴离子交换膜。     

膜材料与生物分子相互作用的分子模拟

以生物分子的膜过滤过程为应用背景,采用分子模拟方法考察不同结构的单体分子对膜表面电位、膜与生物分子相互作用能的影响,以此为基础选择适宜的单体分子进行膜改性以降低因吸附生物分子而导致的膜污染.以氨基酸和二肽为例,采用Hyperchem软件计算考察了丙烯酸、季铵盐及它们的衍生物分子进行膜改性时的效果及其用于生物分子膜过滤时的适宜操作条件.模拟计算结果与实验结果吻合,有关相互作用能的计算结果也与前期实验结果相符.本研究显示出分子模拟技术在分离材料设计和分离过程优化方面所具有的良好应用前景.     

PVDF膜的亲水改性及其抗污染性能的研究新进展

PVDF膜由于其较强的疏水性能,在水处理应用中需要较强的驱动力,使得运行费用增加;同时膜的疏水性也会导致膜污染、膜堵塞,从而造成膜水通量的降低。因此,针对此问题,提出了PVDF膜的改性,通过对PVDF膜进行改性来提高它的亲水性能从而改善膜的性能。介绍了近年来PVDF膜亲水改性的研究新进展,PVDF膜的改性主要有表面改性和共混改性,表面改性主要有表面接枝与表面涂覆,共混改性主要的共混物质有亲水聚合物、无机纳米粒子以及碳基纳米材料等。研究发现,通过改性后的PVDF膜亲水性能、抗污染性能以及膜的机械性能都有所提高。这为解决PVDF膜的污染问题提供了一种实际可行的方法,并通过提高其亲水性而降低了运行成本。     

PVDF膜的亲水改性及其抗污染性能的研究新进展

PVDF膜由于其较强的疏水性能,在水处理应用中需要较强的驱动力,使得运行费用增加;同时膜的疏水性也会导致膜污染、膜堵塞,从而造成膜水通量的降低。因此,针对此问题,提出了PVDF膜的改性,通过对PVDF膜进行改性来提高它的亲水性能从而改善膜的性能。介绍了近年来PVDF膜亲水改性的研究新进展,PVDF膜的改性主要有表面改性和共混改性,表面改性主要有表面接枝与表面涂覆,共混改性主要的共混物质有亲水聚合物、无机纳米粒子以及碳基纳米材料等。研究发现,通过改性后的PVDF膜亲水性能、抗污染性能以及膜的机械性能都有所提高。这为解决PVDF膜的污染问题提供了一种实际可行的方法,并通过提高其亲水性而降低了运行成本。     

高分子多孔膜的表面改性与抗污染研究

采用羟基化预处理、铈盐引发和碱化预处理、Fe2 /H2O2引发两种引发体系,对聚砜(PS)膜和聚丙烯腈(PAN)膜进行表面接枝丙烯酰胺的改性,研究预处理和表面接枝改性对膜污染的影响。采用红外光谱和X光电子能谱对羟基化和接枝改性的膜表面进行表征。研究表明,表面预处理和接枝后,PS膜和PAN膜的水通量均有所下降,但提高了抗牛血清蛋白膜污染能力。     

溶剂改性聚酰胺膜的研究

实验选用聚酰胺(PA)的良溶剂醋酸作为PA膜的改性剂。改性膜对不同醇的溶胀率是随着醇中碳原子数的增加而增加。溶剂改性条件(改性时间、改性剂浓度)对改性膜的吸着性能有明显影响。随着改性时间的延长,改性膜对水的溶胀率都呈下降趋势,而对异丙醇(IPA的溶胀率基本上是先增大后减小。随着改性剂浓度的增大,改性膜对水和IPA的溶胀率都是先上升后下降,而且当醋酸浓度为6％～8％时,都达到最大值。红外光谱分析表明,醋酸改性对PA的化学结构并没有产生影响,吸着性能的变化主要来自于改性过程PA膜物理结构的变化。     

高分子分离膜材料亲水改性及对膜性能的影响

介绍了高分子分离膜材料的亲水改性中常用的化学改性和物理改性方法。化学改性可以通过膜材料化学改性和膜表面化学改性来实现 ;物理改性即高分子膜材料的物理共混也可以改善膜材料的亲水性能。同时介绍了膜材料共混改性对膜性能的影响。     

功能性中间层对聚酰胺膜水处理性能影响

含聚酰胺层（PA）的复合膜自被发明以来,就广泛应用于纳滤（NF）、反渗透（RO）、正渗透（FO）等水处理领域。但是,聚酰胺膜的渗透性和选择性的相互制约使得对其的研究亟待产生新的突破。近年来,一种位于基膜和选择层之间的中间层成为膜制备研究的热点。这种中间层会影响聚酰胺层的形貌以及界面聚合过程,因而较先前的聚酰胺膜及纳米材料复合膜在通量及截留率方面均有一定提高,是解决目前聚酰胺膜渗透性和选择性矛盾的重要途径。综述了近年来有关中间层对聚酰胺膜水处理性能的影响和机理,介绍了基于有机涂层、纳米材料及二者结合的不同类型中间层的结构和性能,以及以此制备的聚酰胺膜的性能变化,为制备高性能的聚酰胺膜提供依据。     

两性离子改性膜及其抗污染性能研究进展

膜的蛋白污染限制了膜的应用范围,由于两性离子具有稳定的抗蛋白质污染性能,两性离子材料已被广泛用于提高膜的抗污染性能研究中。"接枝聚合"是一种在膜表面引发接枝单体的技术。它是提高膜抗污染性能的一种简单、有用且通用的改性方法。综述了两性离子改性膜及其抗污染性能的研究进展。     

介孔分子硅剂改善茶浓缩膜结构特性应用研究

为有效提高功能性茶浓缩反渗透膜的回收效率和抗污性能,探究了3种介孔分子硅材料(MCM-41、SBA-15和MCFs)对浓缩膜面聚酰胺层聚合形成过程的结构影响。结果表明,添加质量分数0.02%经磺化预处理的MCM-41于间苯二胺水相可接枝酰氯基团,形成的聚酰胺结构层峰谷粗糙跨度仅为220 nm且交联紧致,膜抗拉伸强度增加37.8%;SBA-15和MCFs相膜面峰谷跨度达500～780 nm,横向褶皱和团聚,结构存在孔道塌陷;改性膜在3 h内对茶多酚、茶多糖、茶蛋白即可达到最大浓缩度,减少50%浓缩时间;MCM-41和SBA-15膜长时间运行的浓缩降率仅为2.8%～6.1%,48 h下降率比显示改性膜达标使用时长增加112.5%～137.5%,亲水性和抗污堵能力均大幅提升,可有效满足功能化茶浓缩精度。     

一体式膜生物反应器膜污染研究

以生活污水为处理对象,对一体式膜生物反应器中不可逆污染形成机理和可逆污染形成机理分别进行了研究;还进行了膜表面改性工作。不可逆污染速度初期快,然后逐渐减缓,第9d不可逆污染达到稳定。过滤初期,膜可逆污染速度较快,之后趋缓,第300min可逆污染达到稳定。膜不可逆污染发展缓慢,而膜可逆污染发展迅速。与原膜相比,膜改性后不可逆污染上升速度和污染程度显著减小。     

新型抗污染膜材料研究进展

回顾了近年来出现的新型抗污染膜材料,包括碳纳米管、水通道蛋白、氧化石墨烯、聚多巴胺、银纳米颗粒和单宁酸-铁等.分析了这些材料的特性、作用原理、改性效果及优缺点,表明这些材料对提高膜通量、增强膜的抗污染能力以及去除目标污染物等方面各具优势.其中单宁酸-铁改性膜工艺由于具有简单、快速、经济、高效、稳定等优点,具有较高的市场...     

纳米ZrO2修饰Al2O3微滤膜处理废冷却液的实验研究

膜分离技术处理含油废水表现出明显的技术优势,其应用还应解决膜表面易被污染,分离效果逐渐下降的问题,主要原因是由于油滴的易变形性引起的膜堵塞。为解决膜渗透通量与膜选择性的矛盾,本文在市售Al2O3微滤膜孔道表面制备纳米ZrO2涂层,利用纳米涂层改变微滤膜的表面亲水憎油性,阻止油滴的变形。研究了陶瓷膜修饰条件和膜过滤操作参数对膜渗透通量的影响,结果表明:纳米涂层能有效提高微滤膜的渗透通量。膜面流速的增加在一定程度上能提高膜渗透通量,但超过一定程度后,增加不明显。当膜面流速为7m/s,修饰陶瓷膜的最大渗透通量为280 L.m-2.h-1,油截留率为96.4%。纳米涂层修饰微滤膜具有良好的抗油滴污染性能,能有效实现稳定含油废水的油水分离。     

聚酰胺反渗透膜的分子动力学模拟研究进展

芳香聚酰胺（PA）复合膜是目前最成功的商业化反渗透膜;被广泛应用于海水淡化等水处理领域。分子动力学（MD）模拟是研究PA膜微观结构和分子行为的重要手段;能够从分子尺度解析PA膜的聚合、结构和性能。本文在总结PA膜物化性质的基础上;介绍了MD模拟在PA膜聚合机理、分子结构、膜内水和溶质传递行为及膜污染机理等方面的研究进展。通过对现有研究分析发现;MD模拟在研究尺度和对象上存在一定的局限性:难以解决PA膜的宏观结构解析和电荷平衡等问题。基于MD模拟技术的最新发展;提出了MD模拟与实验测试和其他模拟方法的结合将是PA膜研究的重要发展方向之一。