纳滤技术及高分子纳滤膜的制备

纳滤技术是一种介于超滤与反渗透之间的新型分离技术,其优点在于不仅能截留分子量为数百的有机分子,而且对不同价态的离子其截留能力也不同.介绍了纳滤膜的传质模型(空间电荷模型、固定电荷模型和杂化模型等),比较了高分子纳滤膜各种制备方法的优缺点,重点介绍了界面聚合法制备高分子复合纳滤膜的过程、界面聚合所用材料、膜性能影响因素及该方法的特点,最后提出纳滤技术研究将朝着新型纳滤膜开发、集成工艺开发和过程优化等方向发展.     

纳滤膜去除水中砷的研究

通过配置含砷水在室温进行纳滤膜过滤，把膜出水和浓缩水同时回流到原水箱循环，水中砷浓度通过硼氢化钾还原原子荧光分光光度法测定．探讨了砷的形态、膜进水砷浓度、水中有机物浓度、无机物浓度、水的pH值等对除砷效果的影响．结果表明：纳滤膜对五价砷（As（Ⅴ））的去除率很高，一般大于90％，且明显大于对三价砷（As（Ⅲ））的去除．随着进膜水As（Ⅲ）浓度的升高，纳滤膜对其去除率下降．水的PH值影响纳滤膜对砷的去除，pH值越高，纳滤膜对砷的去除率越高．     

纳滤技术及高分子纳滤膜的制备

纳滤技术是一种介于超滤波与反渗透之间的新型分离技术,其优点在于不仅能截留分子量为数百的有机分子,而且对不同价态的离子其截留能力也不同,介绍了纳滤膜的传质模型（空间电荷模型、固定电荷模型和杂化模型等）,比较了高分子纳滤膜各种制备方法的优缺点,重点介绍了界面聚合法制备高分子复合的滤膜的过程、 界面聚合所用材料、膜性能影响因素及该方法的特点,最后提出纳滤膜技术研究将朝着新型的纳滤开发、集成工艺开发和过程优化等方向发展。     

基于机器学习的纳滤膜预测筛选模型构建与评估

纳滤净水技术是应对水资源危机和水质安全保障的核心技术之一。然而,纳滤膜性能长期受渗透性与选择性制约,亟需开发高性能纳滤膜。纳滤膜制备过程涉及水相单体质量分数、水相添加剂质量分数、油相单体质量分数、聚合时间等因素,传统的试误实验法需消耗大量的人力、物力与财力。依据纳滤膜制备参数,构建基于机器学习的纳滤膜预测筛选模型。结果表明,XGBoost机器学习模型可有效预测纳滤膜纯水通量与截留性能,对纯水通量和截留性能的R²评价指标分别为0.84和0.90。采用SHAP值法对XGBoost机器学习模型中的输入参数进行量化分析,发现水相单体质量分数与基膜类型对纯水通量有最高的绝对平均SHAP值,分别为2.77与2.59,而面向纳滤膜截留性能的关键参数绝对平均SHAP值相对接近。单体子结构特征分析结果显示,亲水性子结构特征与支链型子结构特征有助于提升纳滤膜纯水通量,胺基则促进纳滤膜的截留性能。构建的纳滤膜预测筛选模型有助于关键参数的识别与优化,为纳滤膜的开发提供理论与技术指导。     

高截留性能复合纳滤中空纤维膜的制备与表征

为了提高膜的截留性能,将纳滤膜的独特分离效果和中空纤维的优点相结合,以中空纤维聚砜超滤膜为基膜,通过优势互补的协同效应制备高截留性能的中空纤维纳滤复合膜.探究聚哌嗪酰胺体系的可行性,并探索该体系的最佳涂覆方式;为了表征自制纳滤膜,测试其截留性能,还做了一些关于纳滤膜对不同价态的盐溶液和糖类的截留性能的研究.结果显示:涂覆中空纤维超滤膜的水相和有机相溶液浓度直接影响纳滤膜的截留性能,当水相溶液浓度为2.0%、有机相溶液浓度为2 g/L时效果最好,制得的纳滤膜的截留性能最好,对二价盐的截留率可高达98.02%;水通量能达到79.2 L/(m~2·h)制备过程中吹扫时间、流速,水相溶液循环速率及热处理等条件对膜的影响不是很大.     

小型直饮水系统中预处理工艺对纳滤的影响

以市政自来水为原水,对比研究了活性炭和微滤2种不同的预处理工艺对纳滤膜制备直饮水的影响.结果表明:微滤预处理工艺能够有效降低进水浊度,防止纳滤膜的生物污染,但由于其对水中有机物去除能力差,对防止纳滤膜的有机污染效果不大;活性炭预处理工艺可以显著减轻纳滤膜的有机污染,但随运行时间的延长,炭层内微生物滋生,出水细菌含量增高,会加剧纳滤膜的生物污染.通过2种预处理工艺连续运行对比,微滤后纳滤系统的膜通量在50 d后衰减为初始通量的45.3%,活性炭后的纳滤系统膜通量在50d后衰减到初始通量的72.3%.膜片污染物分析进一步证明活性炭作为预处理工艺时能够更好地控制纳滤污染.     

混凝-超滤-纳滤组合工艺在城市污水回用中的处理效能研究

采用纳滤组合工艺处理苏州市新区污水处理厂二级出水.研究结果表明,对于纳滤膜而言,随着膜通量的提高,出水DEHP和莠去津浓度稍有上升,但截留率均维持在80％以上;同时,纳滤对于邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和乐果都有较好的截留效果,出水水质总体达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）.对于纳滤组合工艺而言,当控制初始pH为5,温度为5℃,跨膜压力（TMP）为0.5 MPa的条件下,纳滤组合工艺的处理效果达到最佳,其对邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、乐果和莠去津的截留率分别达到86.6％、94.8％、95.13％和88.6％,经过6.5 h运行后纳滤膜比通量下降了20％,纳滤组合工艺能长时间稳定运行.     

纳滤处理腈纶废水的研究

采用纳滤设备对干法腈纶废水进行深度处理,考察了纳滤膜对COD、NH3-N及盐的截留率和脱色率的影响,操作压力和运行时间对渗透通量的影响。结果表明,经过纳滤技术处理后的水质COD截留率大于96%,NH3-N截留率大于95%,盐截留率大于94.5%,脱色率高达100%。纳滤膜的渗透通量随着操作压力的增大而增大,随着时间延长而下降。当操作压力为0.6 MPa时,纳滤膜的处理效果最好。该系统产水水质达到国家一级排放标准,并可以回用做工业用水。     

芳香聚酰胺纳滤膜的制备及影响因素

以聚间苯二甲酰间苯二胺为原料，采用相转化法制备了芳香聚酰胺纳滤膜、实验重点考察了铸膜液固含量、溶剂蒸发时间、凝胶浴组成和温度、膜厚等因素对所制纳滤膜性能的影响．这些因素主要是通过改变膜表皮层中高聚物的胶束聚集体孔和空间网络孔的大小和数目来影响所制膜的性能．采用扫描电子显微镜（SEM）观察了膜的微观形态结构，表明所制纳滤膜具有典型的不对称结构．     

聚砜中空纤维纳滤膜在Cr(VI)去除中的应用

采用紫外光辐照接枝法制备了2种聚砜中空纤维纳滤膜,重点研究它们在六价铬离子Cr(VI)去除中的应用.扫描电子显微镜(SEM)分析表明丙烯酸成功接枝到膜表面上;截留性能测试表明所制备的纳滤膜对无机盐的截留率顺序为:Na2SO4MgSO4NaClMgCl2,这与一般荷负电纳滤膜的顺序是相似的.考察了pH值、进料液浓度和操作压力对Cr(VI)去除效果的影响.结果表明:纳滤膜对Cr(VI)的截留率随pH值的增大而增大,当pH=10时,NF1和NF2膜对Cr(VI)的截留率分别为92.36%和95.62%;纳滤膜对Cr(VI)的截留率随着进料液浓度的增大而迅速减小,同时渗透通量也稍有下降;纳滤膜对Cr(VI)溶液的渗透通量随着操作压力的增大几乎呈线性增大的趋势,但截留率基本维持恒定.     

膜分离技术在谷氨酸分离与浓缩中的应用

简要介绍了谷氨酸传统发酵工艺中存在的问题以及膜分离技术,研究了超滤膜与纳滤膜分离技术在谷氨酸发酵液去除蛋白及菌丝体过程中的应用,通过对超滤膜通量、超滤膜质量、废液的排放情况以及超滤系统工艺的适应性、超滤浓缩倍数和滤渣含水量、超滤收率、系统的可恢复性能、纳滤浓缩情况等指标的综合研究,同时综合考虑经济效益和环保效益,得出了超滤膜及纳滤膜分离技术在对谷氨酸提取工艺改进方面具备可行性的结论.     

纳滤膜元件运行特性的回归分析

建立了表征系列不同脱盐率的纳滤膜元件运行特性的幂指函数多项式,运用正交设计与数学拟合方法求解了幂指函数多项式的各项系数,图解分析了纳滤膜元件的诸项运行特性,从而系统分析了系列纳滤膜元件的多因素运行特性,为各种不同脱盐率纳滤系统的设计与运行提供了参考依据．     

系列纳滤膜元件动态特性的回归分析

明确了纳滤膜元件运行特性与动态特性的概念,给出了膜系统运行状态方程及膜元件动态特性表达式的求解方法,并说明了纳滤膜元件脱盐率特性曲线的变化规律,为纳滤膜系统软件的设计及运行分析提供了数据基础.     

相转化法制备疏松纳滤膜研究进展

随着纺织产业的兴起,印染废水的治理问题已成为行内关注的热点,其关键是如何高效分离有机染料和无机盐.疏松纳滤膜因其疏松的膜结构,在实现高染料截留率的同时具有良好的盐渗透性,在印染废水的治理方面具有独特优势.针对印染废水的治理问题,着重综述了近年来采用相转化法制备疏松纳滤膜的研究进展,研究了纳米材料改性对所制备疏松纳滤膜性...     

废弃反渗透膜元件纳滤化的初步分析

提出了使用废弃的反渗透膜元件进行纳滤的设想。废弃的反渗透膜元件经过化学清洗和表面氧化处理形成再生膜。通过分析处理后的膜元件性能,得出如下结论：在低操作压力（0.3-0．7MPa）下,在对一价离子、二价离子和高分子有机物的去除方面具有与纳滤膜相似的性能。最后,对再生膜的应用前景进行了展望。     

纳滤膜分离技术最新进展

综述了纳滤膜分离技术的最新进展，介绍了纳滤膜分离机理、分离特性评价及其在糖和盐、两种不同等电点氨基酸分离体系的研究实例，对纳滤膜法水处理现状以及今后所面临的问题和挑战进行了阐述．     

海藻酸不同存在状态对纳滤膜硅酸盐结垢影响

为探索硅酸盐结垢过程中,多糖类有机物海藻酸(AA)在纳滤过程中的不同存在状态,即在溶液中与饱和硅酸盐共存、在膜面生成有机污染层,对聚酰胺复合纳滤膜硅酸盐结垢的影响.由过滤实验研究硅酸盐结垢过程中膜通量衰减趋势;结合扫描电子显微镜及原子力显微镜,分析膜表面污染层结构;通过Zeta电位研究静电排斥作用的影响;利用原子力显微镜结合二氧化硅胶体探针分析不同结垢阶段的黏附力特点.结果表明:硅酸盐结垢污染程度为:新膜AA与硅酸盐共存时(新膜)AA污染膜.对比新膜的硅酸盐结垢,AA与硅酸盐共存时,可以较弱程度地减轻硅酸盐结垢;然而当AA污染层在膜面形成后,硅酸盐结垢程度显著降低.上述结果表明,AA的不同存在状态对硅酸盐结垢的影响差异很大.     

有机物对聚酰胺复合纳滤膜硫酸钙结垢的影响

为揭示不同有机物形成的污染层对硫酸钙在纳滤膜面结垢行为的影响,选用牛血清蛋白(BSA)、腐殖酸(HA)、海藻酸(SA)作为典型有机污染物对聚酰胺复合纳滤膜进行污染,之后进行硫酸钙结垢实验.利用扫描电镜(SEM)观察不同污染条件下的硫酸钙形态,采用原子力显微镜(AFM)结合自制的硫酸钙探针测定不同污染条件下膜-硫酸钙及硫酸钙-硫酸钙之间的作用力.结果表明:与新膜结垢相比,有机物吸附在纳滤膜上改变了膜面性质,影响硫酸钙晶体成核机理.3种有机污染条件下硫酸钙结垢污染程度为SAHABSA.这是因为SA与Ca~(2+)的相互作用可缩短硫酸钙晶体成核时间,增大晶体尺寸,导致纳滤膜通量迅速下降;HA与Ca~(2+)络合增大了结垢层的厚度和密实度,导致纳滤膜通量衰减较大;而BSA与Ca~(2+)的结合能力较弱,加上其特殊的心形分子结构,导致该情况下硫酸钙结垢程度弱于其他两种有机物条件.