复合纳滤膜及其应用

本文综述了国际上已商品化的各种复合纳滤膜及其分离特性，并讨论了纳滤膜的应用。     

有机溶剂纳滤膜的润湿性对渗透和分离性能的影响

有机溶剂纳滤是一种绿色、高效、节能的新型膜分离技术,在回收和处理有机溶剂中具有广泛的应用前景。本文采用浸渍法分别将聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）、嵌段聚醚酰胺（PEBAX2533）和聚乙烯醇（PVA）与聚砜（PS）超滤基膜复合,制备了3种不同润湿性的聚合物耐溶剂纳滤膜,研究了PDMS/PS、PEBAX/PS和PVA/PS复合膜对甲醇、乙醇、异丙醇、正己烷、正庚烷的渗透性能,考察了3种聚合物膜对伊文思蓝/甲醇溶液的有机溶剂纳滤性能。结果表明,有机溶剂在不同润湿性复合膜的渗透和传递性能与溶剂本身的溶度参数、分子量、黏度和极性等有很密切的相关性,溶剂的分子量、黏度、分子动力学直径越小,在同一极性复合膜中渗透通量越大;对伊文思蓝/甲醇溶液的有机溶剂纳滤分离表明,PDMS/PS和PEBAX/PS复合膜的截留率均可达90%以上,通量分别为 58.0L/(m²·h·MPa)和72.2L/(m²·h·MPa);PVA/PS复合膜的截留率为85.1%左右,通量为57.5L/(m²·h·MPa)。     

不同类型的预处理对聚胺纳滤膜性能的影响

尽管膜的预处理常用于确保实验数据的可靠性，但是其也有可能改善许多膜的性能。本研究探讨了化学预处理和润湿对膜通量和保留率的影响。结果显示既具有磷酸盐缓冲又具有碱性清洗剂作用的化学预处理能够提高通量并降低保留率。膜清洗后在40℃润湿，可以提高通量和保留率，而在50℃润湿，则会降低通量，提高保留率。观察到使用NaOH，pH为9．8或10．4的预处理没有影响。     

进水水质对纳滤膜苦咸水软化的分离性能

针对黄淮地区苦咸水,构建了小试级别的纳滤膜法软化系统,并开展了包括pH、总溶解固体含盐量（TDS）和总有机碳（TOC）等进水水质对DL、DK型纳滤膜的软化分离实验。结果表明,pH为3~10、TDS为1317~5926 mg·L^-1和TOC为2.72~12.24 mg·L^-1的进水条件下,DL和DK纳滤膜比通量随pH的增加分别呈先上升后下降和缓慢下降的趋势,随进水TDS和TOC的增加呈整体下降趋势,而纳滤膜对硬度离子（Mg²⁺和Ca²⁺）的截留率均呈明显的上升趋势。DL膜运行至267 h时,膜比通量下降幅度超过10%,进行化学清洗,酸洗后膜比通量恢复率达到85.05%,酸洗加碱洗后该值高达97.2%,结合扫描电子显微镜和原子力显微镜表征结果,可知化学清洗对膜面污染有较好的去除效果。     

纳滤膜对高镁锂比盐湖卤水镁锂分离性能研究

纳滤作为一种新兴的膜分离技术,在高镁锂比盐湖卤水镁、锂分离领域具有非常好的应用前景。研究了不同镁锂比、原料液循环流量对镁锂分离过程的影响,并对膜分离过程中的分离机理进行分析。结果表明原料液镁锂比对膜通量影响较小,镁、锂离子截留率及镁锂分离效果均随原料液镁锂比的增加而降低。当原料液循环流量为225 L/h时,镁离子截留率为95%,锂离子截留率为-66%,透过液镁锂比降低至1.2。膜分离传质机理研究表明,镁离子在分离过程中受到较强的介电排斥效应与尺寸筛分效应。纳滤技术能够有效降低高镁锂比盐湖卤水的镁锂比,为后续高纯锂盐的制备提供基础。     

雷诺数及流道结构对纳滤膜分离性能的影响

采用自制的平板式纳滤膜分离系统进行膜分离实验,考察雷诺数和流道结构对膜分离性能的影响。研究结果表明,雷诺数对膜通量的影响不明显,但对Mg2＋的截留率的影响显著,雷诺数越大,离子截留率越大;流道结构对膜通量的影响不明显,但对Mg2＋的截留率的影响显著,且螺旋形流道和蛇形流道的离子截留率差别不大,但均大于无绕流板流道对Mg...     

纳滤膜材料研究进展

简单阐述了纳滤膜的特点与应用,综述了乙酸纤维类、芳香族聚酰胺类等常用有机高分子纳滤膜材料,天然高分子、聚电解质等新型有机高分子纳滤膜材料,无机纳滤膜材料以及无机-有机杂化复合纳滤膜材料的研究进展。分别列举了相应膜材料的典型膜,并从高通量、抗污染、耐有机溶剂与耐氯性等多角度对相应膜材料的结构特性、化学特性、膜制备技术与应用特点进行了对比分析与总结,最后对纳滤膜材料的发展趋势与应用前景作了预测与展望,指出特种高性能纳滤膜材料的开发与微观结构的调控和基于不同纳滤膜材料的结构与功能设计将成为今后一段时间内的研究热点。     

耐溶剂纳滤膜研究进展

纳滤的诸多优点使其在有机溶剂体系中具有极大的潜在应用价值,耐溶剂纳滤膜(SRNF)的制备是有机溶剂纳滤发展的关键。本文从耐溶剂纳滤膜材料出发,综述了耐溶剂纳滤膜的制备及应用等方面的研究进展。重点介绍了均相膜、复合膜等多种耐溶剂纳滤膜材料及制备方法,并对今后研究的发展方向提出建议。     

纳滤分离机理

对各种纳滤分离的机理和模型作了简单介绍,包括细孔模型、溶解.扩散模型、Donnan平衡模型,扩展的Nemst-Planck方程模型、电荷模型以及静电排斥和立体位阻模型等其他一些模型,对它们的应用范围及局限性作了评价.     

新型纳滤膜材料研究进展

简单阐述了纳滤膜的特点及应用范围,重点分类介绍了近年来一系列新型纳滤膜材料及其性质与研究成果,包括有机高分子膜材料、有机-无机矿物膜和无机陶瓷膜材料三大类,分别列举各类材料的典型膜,对各种膜的性能参数和主要制备方法进行了对比总结,并对膜材料今后的发展前景作了展望。     

新型纳滤膜分离电镀镍漂洗水的试验研究

本文介绍了TFC?-S型纳滤膜分离电镀镍漂洗水的试验研究,讨论了温度、操作压力、浓差极化、共存离子对膜分离性能的影响。结果表明,这种纳滤膜对电镀镍漂洗水中Ni2 的去除率高于99.5%,透过液中Ni2 质量浓度小于1mg/L;对CODCr的去除率大于96%,透过液中CODCr低于14mg/L,达到国家工业废水排放标准(GB8978-1996),可以直接排放或回用于镀件漂洗。     

Whey fractionation through the membrane separation process

The aim of this work is to improve the utilisation of fractions of whey through membrane separation processes. From a solution of whey treated by ultrafiltration (UF) associated with diafiltration (DF), two streams were obtained: a concentrate and a permeate. In this process, a purified protein concentrate with about 70% of protein was obtained. Permeate was treated by electrodialysis (ED) to obtain a fraction rich in lactose (90%). The final effluent was treated by reverse osmosis (RO) in order to recover water free of salts. RO made it possible to recover 50% water and retain 85% of the salts.     

纳滤膜处理含镍电镀废水的中试研究

采用纳滤膜法对电镀镍漂洗废水及金属镍的在线回用进行中试研究,维持p H、TDS、电导率、温度等条件不变,改变操作条件,研究了操作压力、进水流量、料液浓度、运行时间、产水比对膜分离性能的影响。研究结果表明,增加操作压力、进水流量、料液浓度都可提高Ni2+截留率及浓缩倍数;保持各影响因素恒定运行时,纳滤膜对Ni2+截留率及浓缩倍数随运行时间的延长逐渐增大,稳定运行40 h后接近最大截留率及最大浓缩倍数,截留率达75%左右,浓缩倍数在6.2倍左右;产水比对Ni2+截留率有较大影响,产水比为1∶1、进水流量为6 t/h时,Ni2+截留率为65.7%,浓缩倍数为2.4倍。     

纳滤膜在功能性低聚糖分离纯化中的应用研究进展

功能性低聚糖具有抗肿瘤、抗放射、抗凝血、消炎和调节免疫力等医疗保健作用,广泛应用于食品科学和生物医药等领域。纳滤作为一种高效的膜分离技术,在功能性低聚糖的分离与纯化中的应用得到越来越多的关注。本文分析了纳滤膜对功能性低聚糖的分离机理,综述了纳滤膜在功能性多糖分离纯化中的应用进展,讨论了纳滤分离过程的影响因素,主要包括功能性多糖料液的性质、膜过程的操作参数以及膜材料本身的性质等。其中,料液的性质主要体现在组成、浓度、黏度等方面;操作参数主要体现在压力、温度、膜面流速和pH等方面;而膜材料的性质主要体现在微结构和表面性质两个方面。最后,进一步指出纳滤膜技术用于功能性多糖分离纯化时在设备成本、膜材料及膜污染等方面存在的问题,并对未来纳滤膜技术在低成本专用膜材料及系统开发和膜污染控制方面的研究进行了展望。     

A pressure swing membrane separation process

A new pressure swing membrane permeation process that can achieve significant improvement in the selectivity of a membrane possessing opposite diffusivity and solubility characteristics toward a gas pair is proposed. By operating a membrane permeator under an unsteady state, the opposite mobility and solubility selectivities of the membrane can work synergistically to accomplish a degree of separation beyond the steady-state membrane permselectivity in the following manner: along the flow direction in the feed channel, the gas mixture is separated by the selective absorption of gases into the membrane; and simultaneously across the membrane, the gas mixture is separated by the diffusivity selectivity of the membrane. The viability of the new process is supported by the results of a theoretical and experimental study on the transient responses of a membrane permeator with a silicone rubber membrane separating a helium-methane mixture. Two different operating schemes are identified in carrying out the proposed process, depending on the mobilities and solubilities of the gas species to be separated.     

Phase separation mechanism during membrane formation by dry‐cast process

Phase separation mechanisms during the membrane formation by dry‐cast process were investigated by light scattering in the cellulose acetate/dimethylformamide (DMF)/2‐methyl‐2,4‐pentanediol system. Phase separation occurred by spinodal decomposition (SD) when paths of the composition changes due to the evaporation of DMF were close to the critical point in the phase diagram. Characteristic properties of the early stage of SD such as an apparent diffusion coefficient and an interface periodic distance were obtained from the Cahn theory. Phase separation occurred by nucleation and growth (NG) when paths of the composition changes were far from the critical point. SEM observation confirmed that the membrane formed by the SD mechanism had interconnected structure, whereas that by the NG mechanism had the closed cell porous structure. © 2000 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 77: 776–782, 2000     

曝气方式对陶瓷膜分离过程的影响

在膜分离中引入曝气可有效减轻浓差极化和膜污染,提高膜过程分离效率.文中采用实验对比验证和气液二相流理论计算的方法,研究了曝气方式对膜分离过程的影响.实验结果表明:采用导流板仅在膜通道曝气过程的曝气量为250 L/h时,可维持平均压力增长率为40 Pa/min,能有效控制膜污染;继续增大曝气量,曝气方式对膜污染控制效果的...     

压缩冷凝膜分离回收丙烯工艺中膜系统对其他系统的影响研究

针对聚丙烯装置中丙烯同收过程,通过卵论推导和HYSYS模拟,探讨了压缩冷凝膜分离(CCM)工艺中膜分离系统对原有压缩冷凝(CC)工艺中的气柜系统、压缩系统和冷凝系统的影响.通过气柜中丙烯质量衡算确定了气柜内丙烯浓度随气柜内气体体积减少而降低,在此基础上,确定了膜分离系统循环渗透气对压缩和冷凝系统的影响.针对膜系统对其他系统的影响,提出了调节控制CCM工艺的措施,并对实际生产中遇到的季节变化、膜性能变化、不凝气累积等问题提出了解决方案.     

精馏-膜分离技术集成过程研究进展

精馏-膜分离集成过程与传统精馏工艺相比,因其具有明显节能降耗的经济性优势,故工业应用日渐增多,所以对其进行全面研究更有理论和实际意义。本文介绍了膜分离的机理模型,根据膜的亲水性和亲有机性对膜材料进行分类,总结了精馏-膜分离集成过程的理论研究方法,并分别从脱水和脱有机物两方面介绍了精馏-膜分离集成过程的主要实验研究及工业应用研究进展。通过对现有研究分析发现,目前该集成过程在膜材料和集成优化理论研究方面存在一定局限性,使其未能在工业上得以广泛推广应用。基于上述全面分析,提出了一定改进思路。