GO改性纳滤膜在富集回收稀土离子中的应用研究

离子型稀土乃国家战略资源,研究浸矿尾水中离子型稀土的富集回收具有重大意义。采用实验室自制的氧化石墨烯（GO）改性纳滤膜和未改性纳滤膜分别对浸矿尾水中离子型稀土进行富集试验。结果表明,两种膜在进料流量为5～6 L/min、操作压力为0.6～0.8 MPa时,对离子型稀土的富集呈现最佳状态,而且GO改性纳滤膜对离子型稀土的富集效果优于未改性纳滤膜。且在最佳操作条件下,未改性纳滤膜和GO改性纳滤膜的水通量分别为15.5～37.35、23.3～48.3 L/（m²·h）;两种纳滤膜对浸矿尾水中稀土离子的截留率分别可达73.4%～89.6%,82.3%～99.2%。通过抗污染性能研究得出,GO改性纳滤膜在持续运行16 h后的纯水通量恢复率约高出未改性纳滤膜16.6%,说明经过GO改性的纳滤膜拥有更强的抗污染性能。     

纳滤膜的改性研究进展

近年来,纳滤(NF)膜以其独特的离子选择性和较低的工作压力越来越广泛地应用于水处理领域中,但膜通量和截留率低、抗污染性能差等问题严重制约了纳滤膜的发展与应用。膜改性可以改变纳滤膜的亲水性、表面电荷和光滑程度,提高膜性能,是当今研究重点。本文对近几年来国内外纳滤膜改性进行了综述,将纳滤膜的改性效果归纳为提升渗透性能、分离性能和抗污染性能,并分析了涂覆法、接枝法和共混法三种改性方法的优点和局限性,最后对未来的改性研究趋势进行了展望。     

氧化石墨烯改性PMIA膜的制备及性能研究

通过氧化石墨烯(GO)改性聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)膜,制备出复合纳滤膜,测试了不同GO含量对膜的各种性能和结构的作用;分别通过扫描电镜、接触角、ζ电位仪测定膜的亲水性、表面性能、结构,并以牛血清蛋白测试其抗污染性。结果表明,PMIA/GO膜的内部会出现较大的指状孔结构,而未改性PMIA膜内无指状孔;PMIA/GO复合膜相比与未改性的PMIA膜其具有更高的电负性和亲水性。当操作压力为0.7 MPa、当加入的GO的质量分数为0.3%的时,膜具有145 L/(m2·h)的纯水通量,比纯PMIA膜的纯水通量提高约2.6倍。在PMIA/GO复合纳滤膜具有优异的抗污染能力。     

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜制备及分离性能

用N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸钠(EDTS)对氧化石墨烯进行修饰,制备出亲水的EDTS-GO纳米复合物。然后通过共混的方式将EDTS-GO添加到PVDF中,制备出EDTS-GO改性PVDF超滤膜。接触角分析和红外光谱结果表明,在相转化过程中EDTS-GO转移至膜表面,PVDF膜表面的亲水性增强。系统考察了不同EDTS-GO添加量对膜性能的影响。膜性能测试表明,随着EDTS-GO添加量的增加,PVDF膜的纯水通量先增大然后降低,当添加量为0.5%时,纯水通量达到最大值,711.2 L·(m2·h)-1。此外,抗污染实验表明,EDTS-GO改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能。     

氧化石墨烯改性复合纳滤膜的研究进展

氧化石墨烯(GO)掺杂到膜表面制备的GO-复合纳滤膜具有抗污染能力强、污染物截留率高的特点,是目前研究解决复合纳滤膜污染问题的热点。本文综述了GO-复合纳滤膜的材料选择和主要制备方法,并讨论了GO对GO-复合纳滤膜抗污染性能的影响,为进一步提高GO-复合纳滤膜抗污染性能的研究提供了理论依据和建议。     

基于两性离子的纳滤膜抗污染改性方法研究进展

纳滤膜对水中污染物的分离截留性能优异,膜污染控制和抗污染强化是该技术发展的研究热点。纳滤膜改性是强化纳滤膜抗污染性能的方法之一,基于两性离子材料的改性纳滤膜凭借两性离子材料静电作用与水分子结合的特性,在渗透性和抗污性方面表现优秀。系统综述了强化抗污染的两性离子纳滤膜的改性方法,包括涂覆法、接枝法、界面聚合法、自组装和共混掺杂法等,并阐释了各方法所制备纳滤膜的抗污效能和适用条件,最后对各改性方法做出了展望,以期为两性离子材料在纳滤膜改性和实际应用中的研究提供参考。     

单宁酸在纳滤膜制备与改性中的应用

纳滤是水处理中的常用技术,但仍存在膜污染和耐氯性差等问题,限制了其更为广泛的应用。单宁酸作为一种高亲水性的材料,可应用在纳滤膜的制备和改性中,从而有效地改善上述两个问题。本文分析了单宁酸提高纳滤膜抗污染性能和耐氯性的机理,重点讨论了单宁酸在纳滤膜制备和改性中的研究进展,总结了单宁酸对纳滤膜抗污染性能和耐氯性的提升效果,并对单宁酸在纳滤膜制备和改性中的应用前景做出了展望。     

阳离子聚丙烯酰胺改性聚乙烯醇纳滤膜的研究

采用阳离子聚丙烯酰胺与不同型号聚乙烯醇共混,采用溶液涂覆法在聚砜超滤膜上制备了共混改性聚乙烯醇纳滤膜,通过测试纯水通量、无机盐和小分子有机物的脱除率研究了膜片的分离性能,通过接触角实验表征了膜的表面亲水性,通过扫描电镜观察膜的结构。实验结果表明,共混改性聚乙烯醇纳滤膜片相比未改性聚乙烯醇纳滤膜,在膜性能上有显著提高,具有适中纯水水通量,测试为130 L/(m2·h),有较好的选择性分离能力,对Na2SO4的截留率为71%,对NaCl的截留率为23%,对PEG600的截留率为75%;通过加入阳离子聚丙烯酰胺,在纳滤膜表面引入季铵盐阳离子基团,增加了膜片的亲水性和选择性。     

丝瓜络纤维对PVDF超滤膜结构和性能的影响

以天然高聚物丝瓜络纤维作为亲水化改性剂,制备了不同丝瓜络纤维含量的亲水化超滤膜,对比分析PVDF基膜和改性膜过滤腐殖酸和海藻酸钠2种典型污染物配制的模拟废水时通量变化规律;考察了不同丝瓜络纤维含量对改性膜孔隙率、亲疏水性、纯水通量、截留率和抗污染性能的影响,利用扫描电镜(SEM)观察了膜微形貌结构。结果表明,丝瓜络纤维的质量分数为1.2%时,滤膜亲水性改善,PVDF质量分数分别为14%和16%的纯水通量较基膜分别提高3倍和3.5倍,截留率均保持93%以上,膜物理清洗后通量恢复率最高达94.2%。过滤模拟废水时,改性膜比通量衰减幅度较小,膜稳态通量高,抗污染性能好。     

多巴胺及牛磺酸改性聚丙烯中空纤维膜的抗污染性能研究

通过多巴胺和牛磺酸对聚丙烯(PP)中空纤维微滤膜表面进行亲水改性,制备了抗污染PP中空纤维复合膜。采用傅里叶红外光谱(FTIR)对自制的复合纤维膜的表面结构进行了表征,并通过扫描电子显微镜(SEM)研究了复合膜表面的形态结构,最后通过对牛血清白蛋白的抗污染测试研究了复合改性膜的抗污染性能。结果表明,多巴胺及牛磺酸被成功地引入到了聚丙烯中空纤维膜表面,并有效地提高了聚丙烯膜表面的亲水性及抗污染性能。     

基于聚电解质调控的多功能层复合纳滤膜的研究

研究利用改性的聚丙烯腈(hPAN)超滤膜为基膜,采用聚二烯二甲基氯化铵(PDDA)和聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS),通过层层自组装(LBL)法在hPAN膜表面吸附沉积生成聚电解质层,然后使用间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)通过界面聚合(IP)法生成1层聚酰胺(PA)层,从而制得具有多功能层的(PDDA-PSS)n-PA复合纳滤膜。结果表明,膜面电位和接触角的变化特征,证实了聚电解质调控膜性能的有效性。在0.8 MPa的过滤条件下,(PDDA-PSS)2.5-PA复合纳滤膜对无机盐的截留性能为:Na2SO4 Mg SO4 Mg Cl2 NaCl,纯水通量为29.72 L/(m2·h),而通过IP法制备的PA复合纳滤膜对4种无机盐的截留率和纯水通量(16.27 L/(m2·h))均低于(PDDA-PSS)2.5-PA膜。且(PDDA-PSS)2.5-PA也具有良好的抗污染特性。     

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜制备及分离性能

用N-（三甲氧基硅丙基）乙二胺三乙酸钠（EDTS）对氧化石墨烯进行修饰,制备出亲水的EDTS-GO纳米复合物。然后通过共混的方式将EDTS-GO添加到PVDF中,制备出EDTS-GO改性PVDF超滤膜。接触角分析和红外光谱结果表明,在相转化过程中EDTS-GO转移至膜表面,PVDF膜表面的亲水性增强。系统考察了不同EDTS-GO添加量对膜性能的影响。膜性能测试表明,随着EDTS-GO添加量的增加,PVDF膜的纯水通量先增大然后降低,当添加量为0.5%时,纯水通量达到最大值,711.2 L·（m²·h）^-1。此外,抗污染实验表明,EDTS-GO改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能。     

聚四氟乙烯中空纤维膜的多巴胺自聚表面改性及性能研究

通过多巴胺的自聚附着行为,对聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜进行亲水改性。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)和接触角(CA)对膜改性前后的表面形貌、化学组成和亲水性进行了表征。研究了改性条件对膜纯水通量的影响,并以牛血清蛋白(BSA)溶液为污染物考察了改性前后膜的抗污染性能。结果表明,多巴胺被成功引入PTFE膜表面,改性12 h时膜表面的F元素含量降低2.14%,O元素含量增加3.06%。膜的亲水性得到显著改善,水接触角由改性前的110°降低至改性后的80°。改性8 h时,纯水通量达原膜通量的1.5倍。改性前后膜孔径变化不大,但改性后的PTFE膜具有更好的抗污染性能,清水清洗后的通量恢复率在90%以上。     

单宁酸-多巴胺涂覆制备染料分离用纳滤膜

通过单宁酸及聚多巴胺涂覆,制备了单宁酸(TA)-聚偏氟乙烯(PVDF)纳滤膜,同时评价了改性膜对刚果红、伊文思蓝、活性嫩黄等染料的分离性能。结果表明,改性后膜表面粗糙度略微增大,亲水性明显增强。同时,改性膜具有水下超疏油的性质,能够完全抵抗水下油污的污染。2wt% TA-PVDF纳滤膜对多种染料的截留率能达到96.5%以上,且对刚果红、伊文思蓝、活性嫩黄等染料的截留通量都超过65.7 L/(m2?h?bar)。另外,改性膜在染料分离时截留通量基本不变,稳定性较强,在工业染料废水处理方面有一定的应用前景。     

磺化TA/CS复合纳滤膜的制备及性能研究

利用Fe~(3+)的配位作用使单宁酸(TA)/壳聚糖(CS)胶体粒子在改性聚丙烯腈(PAN)超滤膜的表层快速共沉积,然后在其表面上与均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合,制备了复合纳滤膜。在水相中添加2,4-二氨基苯磺酸(2,4-DABSA),考察引入磺酸基团后复合膜的过滤及抗污染性能。结果表明,磺化TA/CS复合膜对Na_2SO_4和MgSO_4的截留率分别达到96.21%和90.35%,并且在0.1 g/L腐殖酸、牛血清白蛋白环境下过滤24 h后均具有优异的通量恢复率。     

聚砜超滤膜的表面改性技术研究

研究了PSF超滤膜的优化改性工况,考察了投加TiO_2、SDBS、APS含量和pH对PSF超滤膜改性的影响。结果表明,PSF超滤膜的优化改性工况,TiO_2、APS、SDBS的质量浓度分别为0.40、0.80、5 g/L,pH为2.0。改性膜与原膜相比,其接触角由65.23°降至50.21°,截留率由53.20%升至84.31%,通量衰减率由75.32%降至44.51%,纯水通量恢复率由40.37%升至64.53%。纯水通量由594.5 L/(m~2·h)降至501.4 L/(m~2·h)。膜的亲水性、截留率和抗污染性能等指标均有明显改善,而聚苯胺复合层的加入使得传输阻力增加而导致纯水通量略有降低。     

新型高通量复合纳滤膜的制备及其性能研究

以聚乙烯亚胺(PEI)和单宁酸(TA)为水相单体、均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体,通过界面聚合制备了复合纳滤膜,并对膜性能进行了表征和评价测试。结果表明,水相溶液TA、PEI的质量分数分别为0.3%、0.2%,水相pH为12,油相溶液TMC的质量浓度为0.2 g/L,反应时间为1 min,在60℃下烘干成膜为优化制备条件。此复合膜在温度为25℃、压力为0.5 MPa下得到的对4种无机盐截留顺序为Na_2SO_4MgSO_4MgCl_2NaCl,水通量MgCl_2NaClNa_2SO_4MgSO_4。该纳滤膜具有良好的SO_4~(2-)和Cl~-的分离效果。同时,该纳滤膜具有良好的耐污染性能,对腐殖酸和牛血清蛋白的24 h抗污染测试,水通量仍达到初始水通量的84.2%以上。     

氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜的制备及性能研究

以聚砜超滤膜为支撑层,以聚乙烯醇为分离层材料,通过向聚乙烯醇中添加氧化石墨烯,制备了氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜。分别以氯化钠溶液和硫酸钠溶液为原料液,测试了改性纳滤膜的分离性能,并与聚乙烯醇纳滤膜进行了对比。结果表明,与聚乙烯醇纳滤膜相比,氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜的通量有一定下降,但对盐的截留率显著提高,对硫酸钠的截留率最高达96.1%,对氯化钠的截留率在30%左右,显示出较好的分盐性能。     

低温氨等离子体改性聚醚砜超滤膜气相接枝丙烯酸

采用低温氨等离子体处理和气相接枝丙烯酸对聚醚砜(PES)膜进行表面改性,以提高超滤膜亲水性和抗污染能力。考察了改性膜物理及化学特性变化,并研究了改性膜的通量及截留率特性。结果表明,改性膜表面接枝有亲水基团,水接触角由原始的67°降低至9°,亲水性能明显提高;纯水通量、牛血清蛋白通量和截留率均大于原始膜。     

胺基化氧化石墨烯复合纳滤膜对染料的截留性能研究

采用N,N-二甲基乙二胺对Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)进行荷正电改性,得到胺基化氧化石墨烯(AGO);然后以聚砜超滤膜为基膜,采用压力驱动自组装法分别制备GO和AGO复合纳滤膜,选择阳离子染料亚甲基蓝和阴离子染料甲基橙作为模型染料,考察改性前后GO纳滤膜的纯水渗透通量及其对不同荷电性染料的脱除效果。结果表明,改性后AGO纳滤膜的纯水渗透通量明显高于GO纳滤膜,且相同压力、相同浓度下AGO纳滤膜对亚甲基蓝的脱除率明显高于GO纳滤膜,而对甲基橙的脱除效果与之截然相反,证明N,N-二甲基乙二胺对增强GO表面荷正电性改性成功。