压力式中空超滤膜组件集成与运行分析

以中空纤维超滤膜为出发点,深入分析超滤膜材料的微观和宏观性能、集成膜组件的影响因素。详细阐述了超滤组件的操作和运行方式,并简单介绍了超滤组件膜污染形成机理及清洗的方法,以翔实的数据全面展示了超滤膜集成组件及其工业化应用情况。     

聚偏氟乙烯中空纤维膜的脱氧性能

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜对水中的溶解氧进行了脱氧研究,考察不同内径、壁厚、长度以及不同表面结构的PVDF中空纤维膜对脱氧效率的影响.结果表明,膜的内径、长度和膜的表面结构对脱氧效率的影响很大,内径越小,组件越长,脱氧效率越好,疏松的海绵状孔结构更利于脱氧.壁厚对中空纤维膜的脱氧效率影响不显著.结合中空纤维膜的力学性能,内凝固浴为70％N,N一二甲基乙酰胺(DMAc)水溶液,内径0.3 mm,壁厚0.15 mm的中空纤维膜,更适于脱氧.     

聚乙二醇增塑醋酸纤维素中空纤维膜的制备与性能

以聚乙二醇为增塑剂,采用熔融纺丝-拉伸法制备了具有海绵状孔结构的二醋酸纤维素(CA)中空纤维均质膜。通过场发射扫面电子显微镜、纯水通量、泡点孔径、孔隙率及力学性能测试讨论了成孔剂含量和拉伸条件对CA中空纤维膜结构和性能的影响。结果表明,随拉伸倍数和成孔剂含量提高,膜内外表面孔径均增大,孔隙率提高,通透性改善。随成孔剂含量提高,中空纤维膜断裂强度和断裂伸长率均降低;随拉伸倍数提高,中空纤维膜断裂强度提高而断裂伸长率降低。当成孔剂含量为55%,拉伸倍数为2.25时,所得膜性能较好,膜纯水通量为186.44 L/(m2·h),断裂强度为5.47MPa,断裂伸长率为5.30%。     

高性能聚醚酰亚胺中空纤维气体分离膜的制备与分离性能

以新型聚醚酰亚胺为制膜材料,采用PEI/NMP/GBL/THF/EtOH铸膜液,以干-湿法纺丝工艺制备高通量与高分离性能中空纤维气体分离膜.铸膜液中加入γ-丁内酯(GBL)调节膜支撑层结构,通过改变空气间隙高度调控中空纤维膜分离层结构与分离性能.随着空气间隙高度的增加,中空纤维气体分离膜的致密皮层厚度增加,缺陷孔径降低,导致膜的渗透性降低,选择性升高.用硅橡胶涂层后,得到性能稳定的高分离性能中空纤维气体分离膜.通过改进的Henis阻力复合膜模型和气体通过非对称膜的传递机理对膜的致密层结构参数进行了分析.结果表明,空气间隙高度和干燥前的溶剂交换过程对中空纤维膜的分离性能和结构参数具有显著影响.     

热致相分离法制备聚醚醚酮中空纤维膜EI北大核心CSCD

以聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)为原料,采用熔融纺丝-热致相分离法成功的制备出PEEK中空纤维膜,并详细研究了膜成型条件对膜结构与力学性能的影响,测试了PEI含量为60%的最大中空度下膜的渗透性能。结果表明,通过控制中空纤维的成型条件可以控制中空纤维膜的中空度、壁厚等结构;PEI含量高,空气层高度低,拉伸比大时纤维中空度高,壁厚小;拉伸比和空气层高度对膜孔径的影响并不大,而PEI的含量是影响膜孔径的最主要因素,当PEI含量从40%提升到60%时,孔径从6.1 nm提升到6.9 nm;PEEK与PEI两者相容性好,形成双连续的海绵状孔结构;力学性能表明,PEI含量是影响力学性能的主要因素,当PEI含量从40%提升到60%时,膜强度从0.396 c N/dtex降低到0.267c N/dtex。     

热致相分离法制备聚醚醚酮中空纤维膜

以聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)为原料,采用熔融纺丝-热致相分离法成功的制备出PEEK中空纤维膜,并详细研究了膜成型条件对膜结构与力学性能的影响,测试了PEI含量为60%的最大中空度下膜的渗透性能。结果表明,通过控制中空纤维的成型条件可以控制中空纤维膜的中空度、壁厚等结构;PEI含量高,空气层高度低,拉伸比大时纤维中空度高,壁厚小;拉伸比和空气层高度对膜孔径的影响并不大,而PEI的含量是影响膜孔径的最主要因素,当PEI含量从40%提升到60%时,孔径从6.1 nm提升到6.9 nm;PEEK与PEI两者相容性好,形成双连续的海绵状孔结构;力学性能表明,PEI含量是影响力学性能的主要因素,当PEI含量从40%提升到60%时,膜强度从0.396 c N/dtex降低到0.267c N/dtex。     

中空纤维微滤膜孔径检测方法研究

孔径是微滤膜最为重要的表征参数之一,直接影响到微滤膜的分离性能.选用聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯(PP)材质的中空纤维微滤膜,研究并优化了泡点压力法测定微滤膜最大孔径的检测条件.以乙醇作为润湿剂,在20℃、浸润时间30 min的最佳实验条件下,该方法测定PVDF和PP中空纤维微滤膜最大孔径的相对标准偏差分别为5.4%和8.8%.使用泡点压力法、压汞法和氮气吸附法测定4种不同材质的中空纤维微滤膜孔径特征,结果表明,泡点压力法测得的最大孔径和压汞法测得的平均孔径存在显著的线性相关性,氮气吸附法不适用于微滤膜孔径的测定.     

用于电镀废水处理的PVDF中空纤维更新液膜性能的评价

采用实验室自制疏水微孔聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件,以2-乙基己基磷酸(D2EHPA)为载体、磺化煤油为溶剂配制成萃取剂、以硫酸为反萃剂,研究了中空纤维更新液膜萃取过程对镍离子的去除效果。考察了油水相比、不同操作模式、液相温度等系统运行条件及中空纤维和膜组件结构参数对镍离子去除率的影响。3h实验结果表明,油水相比为1∶50,废水与萃取剂混合液流经组件管程的操作模式下镍离子去除率达32.1%;增大纤维内径、减小纤维壁厚利于加速传质;优化的组件装填密度为26.9%,去除率达46.2%,增加组件长度也有助于镍离子的去除。     

Fe3+/TiO2改性PVDF中空纤维催化膜的制备及表征

通过干-湿相转化法制备Fe3+/TiO2改性聚偏氟乙烯中空纤维膜,研究了不同聚合物浓度、改性溶胶量、致孔剂对中空纤维膜性能的影响,并对改性后PVDF中空纤维膜的微观结构、膜成分和催化活性进行了测试.结果表明:随着聚合物浓度的增大,中空纤维膜的水通量减小,截留率增加;改性溶胶的添加,显著提高了膜的亲水性和孔隙率,但机械性能有所降低;添加无水LiCl形成的孔多为网络状孔;高分子致孔剂有助于成指状孔,且水通量、截留率都有很大改善.Fe3+/TiO2/PVDF膜有较强的催化过氧化氢的能力.     

长度及出水方式对中空纤维膜过滤性能的影响

为了更好的对中空纤维膜组件进行优化设计,通过对4组试验的对比,就中空膜纤维的长度和膜组件出水方式对过滤性能的影响进行考察.结果表明:无论是静态过滤还是曝气条件,在试验周期内,单端出水组件的膜比通量要比双端出水组件的变化趋势更为平缓.相同条件下,双端出水组件的平均通量要高于单端出水组件.静态过滤条件下,双端比单端的稳定运行通量有较大提高;在曝气条件下,由于气泡诱发的纤维抖动和水力错流作用,曝气对通量的影响要大于出水方式对通量的影响.在本研究的条件下,固定曝气强度为7.99 m3/(m2·h),100～120 cm为单端出水的膜纤维最佳长度设计值,在此范围内膜比通量与短纤维相比不会有明显的降低.当组件的出水方式改为双端时,膜纤维的最佳设计长度可延长至120～140 cm.     

超滤过程中浸没式中空纤维膜组件的数学模拟优化研究

基于中空纤维膜轴向不均污染理论,运用响应曲面法建立了浸没式中空纤维超滤膜组件不同通量状态下,膜组件过滤过程中的膜阻力关于时间、空间的动态数学模型,对建立的模型进行了显著性分析及实验验证,并对中空纤维膜组件进行了数学优化.通过验证实验发现,发现实测数据与膜阻力动态数学模型计算值基本一致.通过对数学模型分析发现:在次临界通量状态下,膜丝长度及运行时间均存在最佳值;在临界和超临界状态下,膜阻力及运行时间与膜丝长度成正比.     

PVDF疏水中空纤维膜与组件对真空膜蒸馏性能的影响

利用高孔隙率的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行真空膜蒸馏(VMD)脱盐实验.在真空度0.095MPa,盐水温度60℃,流速1.5kg/min的条件下,着重研究了中空纤维膜内径、壁厚,组件长度、装填纤维数目等结构参数对VMD性能的影响.结果表明:组件长度或装填纤维数目增加,组件产水通量明显降低而总产水通量明显提高;中空纤维膜内径对VMD产水通量影响较小,而膜壁厚增加使通量明显降低;用内径1.0mm壁厚0.1mm的膜制成的长度21cm装填纤维50根的膜组件,产水通量达到21.8kg/(m2·h).VMD过程产水的电导率保持在4μS/cm以内,脱盐率达99.99%,受膜、组件结构及操作条件影响很小.     

磺化聚砜在聚醚砜膜亲水改性中的制备与表征

以聚醚砜(PES)和磺化聚砜(SPSf)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,聚乙二醇(PEG)为制孔剂,采用干湿法制备中空纤维超滤膜,研究了不同磺化度的SPSf及SPSf浓度对中空纤维共混膜的影响,通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜和孔径测试,分别研究了SPSf的化学结构、膜的形态和孔径分布。通过超滤膜性能的测试,探讨了共混膜性能的影响。结果表明,在磺化度10%,磺化聚砜质量分数4%时,超滤膜的水通量为450 L/(m2·h),对聚乙二醇-20000(PEG-20000)的截留率为95%;共混膜随温度的升高,共混膜的水通量降低,截留率几乎稳定不变;对牛血清蛋白(BSA)的通量衰减率为10.9%,通量恢复率为21%。     

聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜的应用及清洗方法

采用聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜进行了油田采出含油污水净化回注、轧钢厂冷却水净化回注、轧钢厂冷却水净化回用、生活废水活性污泥膜法净化处理等项工作。取得了良好的效果,设计了一种能内外同时进行清洗的中空纤维分离装置气流振荡清洗新工艺。可迅速有铲地将外压式中空纤维膜上附着的污染物去除,恢复膜透过通量。     

浸渍相转化法制备陶瓷中空纤维膜的研究进展

浸渍相转化法可以制备非对称结构的陶瓷中空纤维膜. 本文讨论了陶瓷中空纤维膜的发展情况, 并着重探讨了各因素对膜孔结构的影响. 大量陶瓷粉体存在情况下的相转化机理, 孔结构与力学强度的平衡问题, 是目前需要重点关注的两个问题. 有效调节孔结构, 保证其力学性能可以实现陶瓷中空纤维膜在分离和纯化、固体氧化物燃料电池、膜催化器和膜反应器等方面的广泛应用.     

聚丙烯的亲水改性与微孔聚丙烯中空纤维亲水膜的研制

通过熔融改性与表面亲水改性效果的比较，研制出了微孔聚丙烯中空纤维亲水膜组件．通过调节中空纤维膜的微孔孔径、孔隙率，可以制作净水器、人工肾、血液分离器等．     

膜接触器分离混合气中二氧化碳

以N-甲基二乙醇胺（MDEA）水溶液为吸收剂,采用疏水性聚丙烯中空纤维膜组件（HFPPM）作为膜接触器,研究了膜接触器分离CO2/N2混合气传质性能,主要考察了吸收剂浓度,液速,吸收温度,原料气浓度和气速等因素对CO2吸收性能的影响,比较了同一膜组件不同流程和不同膜组件及膜形态对分离效果的影响,并对膜组件运行的稳定性进行了初步考察,实验结果表明,采用MDEA溶液和HFPPM膜接触器分离CO2/N2混合气具有较快的传质速率和较高的分离效率．     

中空纤维膜液体除湿过程中热质传递特性的实验研究

利用基于中空纤维膜的液体除湿技术去除空气中的水蒸气,可以防止除湿溶液与湿空气的直接接触,有效避免传统除湿方式造成的空气夹液飞沫污染问题。本文搭建了除湿膜组件的性能测试实验台,研究了不同的空气流量、温度、压力和溶液流量对除湿组件的热质传递特性的影响。结果表明:除湿膜组件具有20%~60%的除湿效率,与传统的直接接触式填料塔的除湿效率接近。在高温或高湿的空气运行工况下,膜组件的除湿量高达800 g/h。此外,膜式除湿技术还具有较强的空气制冷能力,最大制冷量接近700 W。因此利用中空纤维膜液体除湿技术对空气除湿特别适合我国南方湿热地区的夏季气候条件。     

利用葡聚糖和蛋白质进行超滤膜切割分子量测试对比研究

采用切割分子量不同的葡聚糖和蛋白质标准物质,测试了几种进口商品平板膜和国产商品中空纤维超滤膜的切割分子量.结果表明:采用葡聚糖进行切割分子量测试时,测得的切割分子量明显大于商品超滤膜厂家提供的切割分子量数据,可能原因在于葡聚糖呈链状结构,易穿过膜孔;而采用蛋白质来评价超滤膜的切割分子量时,测试的切割分子量结果较为接近商品超滤膜厂家提供的数据.在对比不同膜对相邻分子量的测试物质截留率的变化趋势后发现,不同膜的孔径分布情况存在较大差异,传统上采用的单一膜的切割分子量指标未能全面反映膜的截留效能.     

浸渍提拉法制备TiO2/不锈钢中空纤维复合膜及其应用

大孔无机膜基底的表面改性,一般采用溶胶-凝胶法以求表面均匀性.但该法合成工艺复杂,控制因素较多,限制了其在工业领域的应用.利用悬浮液体系改性不锈钢中空纤维膜,采用浸渍提拉法在不锈钢膜表面涂覆25 nm的TiO_2粒子,通过500℃的高温烧结制备了TiO_2/不锈钢中空纤维复合膜.研究了聚乙烯醇(PVA)和TiO_2浓度对不锈钢中空纤维膜的形貌,孔径,纯水通量和抗污染性能的影响.结果表明,所制备的TiO_2功能层具有超亲水和水下超疏油性,对BSA的截留率达到90%,油水乳液分离率超过99%,并且具有良好的分离性能和抗污染性能.