MBR与NF联用净化微污染水源水研究

对纳滤膜在不同产水率条件下的净水性能和膜通量衰减过程,以及纳滤膜在产水率90％条件下的运行特性进行了分析.采用MBR作为预处理与纳滤膜联用,考察联用工艺对水中氨氮和有机物的去除效果,以及MBR膜和纳滤膜的污染情况.结果表明,相比于额定工况,纳滤膜在90％产水率条件下运行,对有机物的去除率和脱盐率分别降低4％和3.5％,仍具有优越的净水性能;膜通量衰减速度增加17％.研究同时表明,降低纳滤膜进水中有机物的浓度能够有效缓解纳滤膜的污染过程,使纳滤膜能够在90％产水率条件下保持较高的通量.MBR与纳滤膜联用对氨氮和TOC表现出良好的去除效果,在进水浓度为1.5 mg/L、3.5 mg/L时,出水分别降低到0.4 mg/L、0.2 mg/L.MBR通过去除水中的颗粒物和有机物,有效地缓解了纳滤膜的污染过程,在60天的运行中纳滤膜通量仅下降24.7％,但MBR膜TMP增长较快,试验中共进行了6次膜清洗.     

纳滤膜系统优化设计模式探讨

纳滤膜技术在水处理领域中的规模化应用正在受到广泛关注.而纳滤膜的筛选与膜系统的优化设计是应用过程中首要解决的关键问题之一.由于纳滤膜种类繁多、对溶质截留范围宽、分离机理复杂等多变因素决定了纳滤膜系统应该采用多元化的设计模式,而不是简单模拟反渗透膜系统.选择NF270芳香族聚酰胺材料纳滤膜为例,论述了不同类型的无机盐溶液在不同压力、流量、盐度、温度、pH值等条件下,浓差极化因子对商品化纳滤膜性能的影响;并与反渗透膜性能变化规律和系统设计进行对比,给出了此类纳滤膜在一定盐度进水条件下的合理化设计建议:1)设计压力与进水盐度无关;2)系统回收率与流程长度无关;3)盐的截留率只取决于系统收率.试图为纳滤膜选择及纳滤膜系统设计新模式提供理论依据,并为提出完整的纳滤膜系统设计新模式做出初步的探索.     

氧化石墨烯在纳滤膜改性中的应用

传统超滤膜材料通常具有较强的疏水性,导致制备出的纳滤膜存在水通量较低、膜污染严重等问题,而通过对纳滤膜进行改性可有效解决这些问题.氧化石墨烯(GO)作为一种性能优异的新型碳材料,其表面附着了大量的羟基、羧基以及环氧基等极性基团,将其应用于纳滤膜的改性,可有效提高纳滤膜的亲水性、脱盐率以及膜表面的抗污染性等.本文介绍了利用氧化石墨烯(GO)改性纳滤膜的几种常用方式与应用,探究了GO复合纳滤膜稳定性、亲水性、脱盐率以及抗污染性提高的机理,分析了氧化石墨烯(GO)改性纳滤膜的优势以及存在的问题,为GO复合纳滤膜的发展和应用提供指导.     

国产纳滤膜淡化高氟苦咸水基础研究

实验选取两种国产纳滤膜NF2A和NF3A进行纳滤膜淡化高氟苦咸水的基础研究,考察操作压力、温度、进水pH、进水氟浓度、总含盐量(TDS)及运行时间对纳滤膜分离性能的影响,并测定膜的Zeta电位,同时简单比较两种膜.研究结果表明,两种纳滤膜处理高氟苦咸水的理想操作条件为:压力1.0～1.5 MPa,温度20℃,进水pH=6.5左右,在此条件下NF3A纳滤膜的脱盐率为79％,脱氟率为90％,产水通量为53 L/(m2·h),NF2A纳滤膜的脱盐率分别为73％,73％和71L/(m2·h),此外,随进水氟浓度和总含盐量的增大,纳滤膜的脱氟和脱盐率降低,同时得出两种膜在长期运行72 h内膜性能基本保持稳定,最后测得NF3A和NF2A的Zeta电位分别为-22和-18 mV.这项研究为国产纳滤膜处理高氟苦咸水的实际应用提供了技术数据,有利于国产纳滤膜的发展和完善.     

纳滤膜材质对高含盐体系中有机物截留性能的影响研究

为获得纳滤膜材质对高含盐体系中有机物截留性能的影响规律,采用截留分子量相近的有机纳滤膜和陶瓷纳滤膜对模拟高含盐体系中有机物的截留性能进行研究比较,考察运行时间、盐浓度、跨膜压差、有机物浓度等因素对截留效果的影响.结果表明,两种纳滤膜运行30 min后截留性能即可稳定;随着盐浓度的增加,膜的渗透通量和膜对有机物的截留率都下降,其中陶瓷纳滤膜对有机物的截留效果优于有机纳滤膜;有机物浓度和跨膜压差对两种膜的截留性能影响较小.因此,在高含盐体系中,截留分子量相近的陶瓷纳滤膜相比于有机纳滤膜,前者具有更大的通量和更高的有机物截留率.     

纯水体系下纳滤膜分离过程热力学问题研究

采用NF270和GE DK纳滤膜,在不同压力、温度和pH条件进行纯水过滤试验,以测定不同条件下两种纳滤膜的膜通量,并研究不同条件下的纳滤膜渗透系数变化规律;构建纳滤膜渗透系数与热力学参数之间的关系式,计算两种纳滤膜的热力学参数,分析两种纳滤膜分离过程热力学原理.结果表明:两种纳滤膜的膜通量随着温度和压力的增加而增大,两种纳滤膜的渗透系数随着温度升高而增大,并随着压力和pH的变化呈现小幅波动;GE DK纳滤膜的活化能高于NF 270纳滤膜的活化能,分别为16.56kJ/mol和14.22kJ/mol.由此可知,在分离过程中GE DK纳滤膜比NF 270纳滤膜需更高的运行压力.     

纳滤膜深度处理维C制药废水的响应面法优化

选用型号为NFW的纳滤膜处理维生素C(简称维C)废水,进水COD、TOC平均浓度和电导率分别为160mg/L、18.21mg/L和18.62mS/cm,COD和TOC去除率为93.75%和95.67%,脱盐率为38.01%.采用响应面法分析了膜运行主要操作条件(操作压力P;温度T;进水流量Q)与膜污染评价指标(膜通量和污染指数)的关联性并建立了拟合方程,在此基础上获得了最优操作条件.结果表明:关于膜通量和污染指数的二次拟合方程,决定系数(R2)分别是97.53%和90.04%,拟合结果良好.该拟合方程获得的纳滤膜处理维C废水的最优操作条件为:压力P=966kPa,温度T=24℃,进水流量Q=456L/h.实验验证结果表明,上述最优操作条件结果可靠.     

改性水滑石复合纳滤膜的制备及染料/盐分离性能研究

通过低饱和共沉淀法制备水滑石(LDH),采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)法在水滑石片层表面接枝聚对苯乙烯磺酸钠(PSS),制备改性水滑石LDH-PSS,最后采用层层自组装法制备LDH/LDH-PSS复合纳滤膜,并研究复合纳滤膜对染料与二价盐的分离效果以及不同添加量和LDH/LDH-PSS层数对其性能的影响.分析复合纳滤膜对一价盐、二价盐以及活性黑的截留性能和膜的纯水通量,研究复合纳滤膜的分离性能.结果表明,复合纳滤膜的纯水通量随着水滑石和改性水滑石层数的增加而降低,复合纳滤膜的纯水通量最高达到145 L/(m~2·h·MPa).复合纳滤膜对活性黑5的截留率可达96.7%,且对二价无机盐MgSO_4的截留率低至20%以下.     

基于丹宁酸的低压复合纳滤膜的制备及其染料分离性能

以丹宁酸、异佛尔酮二异氰酸酯为反应物,以聚丙烯腈超滤膜为底膜,采用界面聚合法制备低压复合纳滤膜.ATR-FTIR与扫描电镜(SEM)测试结果表明,PAN表面形成无缺陷丹宁酸(TA)分离层;由于单宁酸(TA)多酚基团的空间位阻作用减慢了界面聚合反应速率,所得纳滤膜表层呈现疏松结构,在0.2MPa低操作压力下,丹宁酸复合纳滤膜的水通量可达15.81L/(m~2 h),甲基蓝截留率为94.5%;随着水相单宁酸浓度的增加,复合纳滤膜的甲基蓝截留率呈现先增加后降低的趋势,水通量的变化规律正好相反;抗污染性能测试表明,以丹宁酸制备的复合纳滤膜具有良好的抗污染性能.     

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.     

纳滤膜分离技术在矿井水处理中的研究

介绍了用纳滤膜处理含悬浮物矿井水的工艺流程,考察了纳滤膜不同操作特性对膜过滤性能的影响及组合工艺对矿井水的处理效果.试验结果表明:纳滤膜在过滤周期为30min采用逆料液回流冲洗,化学清洗周期5天,能够有效减少膜污染,恢复膜通量,稳定运行4周的试验数据表明,该工艺对矿井水的处理效果明显,出水稳定,出水达到国家饮用水标准,是一种高效、经济的处理工艺.     

抗污染海藻酸钙水凝胶纳滤膜对水中重金属离子的去除性能

以海藻酸钠为单体,尿素为致孔剂,采用钙离子交联的方法制备海藻酸钙水凝胶纳滤膜,并研究该纳滤膜的表面形貌、亲水性、抗污染性以及对水中重金属离子的去除。结果表明,海藻酸钙纳滤膜具有优良的抗污染性能,水接触角在2s几乎降为0。牛血清白蛋白(BSA)的通量为纯水通量的97.7%,交替过滤纯水和BSA溶液3次后,通量恢复率仍能达到91.3%。0.1 MPa压力下运行120 min,海藻酸钙纳滤膜对20 mg/L Cd~(2+)溶液的通量为15.5 L/(m~2·h),Cd~(2+)去除率达到99.5%以上。纳滤膜对混合重金属离子的去除率从高到低依次为Pb~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)。重金属离子的去除主要依靠吸附效应和离子交换来实现。     

新型耐溶剂纳滤膜的性能表征

考察了纳滤膜在8种常用有机溶剂中的稳定性,通过表面观察、扫描电镜和原子力显微镜分析膜结构的变化情况和膜溶胀程度大小,同时考察了纳滤膜在不同溶剂中的通量和截留性能.稳定性实验结果表明,该纳滤膜在烷烃、醇类、酮类、酯类、苯类等多种溶剂中有良好的稳定性,但二甲基甲酰胺类溶剂对该膜有明显破坏作用;此外,在膜结构没有明显变化的情况下,有机溶剂的存在会使膜的表面粗糙度增加明显.膜分离性能试验结果表明,膜通量受溶剂种类的影响很大,其膜通量变化规律为:水＞甲醇＞乙醇＞丙酮＞乙酸乙酯＞正己烷;膜对一、二价离子有不同选择性,对分子量大于400的有机物普遍具有良好的截留性能.     

纳滤处理模拟电镀废水

分别以硫酸铜、氯化铜、硝酸铜溶液为模拟电镀废水进行了纳滤实验,所采用纳滤膜为Osmonics的DK、DL膜和日东电工的NTR-7450膜.实验表明,三种膜通量大小顺序为DL>DK>NTR-7450,随原料液浓度的增大膜通量降低,而膜对铜离子的截留率有升高的趋势;纳滤膜对各盐的截留率大小排序为硫酸盐>氯盐>硝酸盐.实验还考察了添加其它离子对纳滤膜通量和截留率的影响.结果表明,加入CaCl2后,对DL膜性能影响不显著;加入Na2SO4后,DL膜的通量变化不明显,截留率略有升高;加入EDTA能明显提高DL膜通量和对铜离子的截留率.     

天然原水中DOM对纳滤膜的污染分析及过滤特性研究

实验研究了天然原水中溶解性有机物(DOM)对纳滤膜污染特性的影响.原水中的DOM分离得到相对分子质量小于100 000、小于50 000、小于30 000、小于10 000和小于3 000的亲水性和疏水性有机物,对其进行纳滤膜过滤试验.结果表明,疏水性有机物组分对纳滤膜造成的通量衰减程度和衰减速率均高于相同分子质量区间的亲水性有机物组分;亲水性有机物组分对膜通量影响较大的物质为小分子有机物,疏水性有机物组分对膜通量影响较大的物质为大分子有机物;有机物的亲疏水性和相对分子质量大小均会影响纳滤膜对有机物的截留率.     

无机添加剂对磺化杂环共聚醚砜复合膜性能的影响

以磺化联苯型杂萘联苯共聚醚砜(SPPBES)为涂层材料,分别加入LiCl、NaCl、KCl作为无机添加剂配制浸涂稀溶液,在联苯型杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)超滤底膜上,采用涂覆方法制备磺化杂萘联苯共聚醚砜复合纳滤膜(SPPBES-LiCl、SPPBESNaCl和SPPBES-KCl)。考察了无机添加剂对复合膜的分离性能的影响,复合膜对不同无机盐的脱盐率顺序均为Na_2SO_4NaClMg SO_4MgCl_2,表现出荷负电纳滤膜的分离特征,以LiCl为添加剂所制备的SPPBES-LiCl复合纳滤膜的脱盐率最高,通量最小。研究了复合膜的耐热性能和耐氧化性能,当操作温度从20℃升至95℃时,SPPBES-LiCl复合膜的通量由46 L·m~(-2)·h~(-1)增加到130 L·m~(-2)·h~(-1),而脱除率下降约3%,相比于SPPBES-NaCl和SPPBES-KCl,SPPBES-LiCl复合膜分离性能随操作温度升高变化最小。在0.2 g·L~(-1)的NaCl O溶液中浸泡8 d,SPPBES-LiCl复合膜通量增大2%左右,而SPPBES-NaCl与SPPBES-KCl的通量增幅小于8%;相比于SPPBES-NaCl和SPPBES-KCl膜,SPPBES-LiCl复合膜具有更好的耐氧化稳定性。此外,3种磺化杂萘联苯共聚醚砜复合纳滤膜均表现出了较好的耐酸碱稳定性。     

PA/PDA/PVDF复合纳滤膜的制备及其在模拟RB5染料废水处理中的应用研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜为基膜,通过多巴胺(DA)/聚乙烯亚胺(PEI)共沉积与交联剂均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合组合的方法制备了聚酰胺/聚多巴胺/聚偏氟乙烯(PA/PDA/PVDF)复合纳滤膜。采用傅里叶变换红外光谱仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜对复合纳滤膜的结构、形貌进行了表征,考察了沉积时间、DA/PEI(质量浓度比)、PEI相对分子质量及DA+PEI沉积总量对复合纳滤膜微观结构与性能的影响,研究了复合纳滤膜对模拟活性黑5(RB5)染料废水的处理效果及运行稳定性。结果表明：最佳沉积时间为60min,随着PEI相对分子质量的减小,DA/PEI中PEI质量浓度的增加及DA与PEI沉积总量减小,复合纳滤膜的纯水通量增加。DA与PEI质量浓度比为1∶3时,PA/PDA/PVDF复合纳滤膜最大纯水通量达到3.11L/(m²·h·MPa),RB5染料废水通量为1.09L/(m²·h·MPa),截留率为95.89%;DA与PEI沉积总量为4g/L时,RB5染料废水最大截留率达到99.45%,纯水通量为1.34L/(m^2<...     

聚酰胺/聚砜复合膜初生功能层脱盐性能的研究

对复合膜初生功能层的性能进行了研究.研究表明,复合膜初生功能层结构疏松,呈海绵状,通量高而脱盐率低.在一定测试压力下,膜通量会逐渐减小,脱盐率会逐渐增大,最终趋于稳定.测试压力越高,达到通量及脱盐率稳定的时间越短,且这个过程是不可逆的.     

膜法染料废水处理工艺研究

用乙酸纤维素纳滤膜 ,对染料厂的高盐度、高色度、高CODCr染料废水的处理操作条件 (进料量、压力 )、浓缩过程 (染料含量、浓缩倍率 )、膜的污染和清洗等方面进行了详细研究 .结果表明 ,用纳滤膜技术处理染料废水时 ,过程的通量随着进料流量和操作压力的升高而增大 ,并随着浓缩过程的进行即染料含量和浓缩倍率的增加而下降 ,但仍对染料保持很高的截留率 ,且在高染料浓度 (高浓缩倍率 )下 ,压力对通量影响下降 :在过程回收率达到 80 %(浓缩 5倍 )的情况下 ,膜对废水中色度和CODCr的去除率仍相当高 ;有效的膜清洗则可提高纳滤膜处理染料废水过程的效率 ,延长膜使用寿命 ,从而使纳滤膜法染料废水处理工艺技术更具实用价值 .     

高取代度氰乙基纤维素与二醋酸纤维素共混中空纤维纳滤膜的研制

采用高取代度氰乙基纤维素与二醋酸纤维素共混为膜材料,丙酮、二氧六环混合溶剂,以有机醇为主、加入适量其他添加剂为致孔剂,通过冰水凝胶浴干湿法纺丝,制得性能良好的中空纤维纳滤膜,该膜在给水质量浓度1 800 mg/L、操作压力为0.6 MPa、水温25℃条件下,对二价盐CaCl2、一价盐NaCl的水溶液的脱盐率分别大于90%和小于60%,水通量均大于3.5 mL/(cm2.h).还讨论了膜液的组成和纺丝条件对膜性能的影响.