膜蒸馏用抗污染PVDF复合膜的制备与研究

提高膜表面的疏水化及液体进入压力(LEP)是减缓膜蒸馏过程中膜污染问题的有效策略.以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为基膜,采用浸渍涂覆-固化法将乳液组装到PVDF膜表面,制备了具有抗污染性能的复合膜.探究了涂覆时间对膜的形貌及性能的影响,并考察了复合膜的抗污染和抗结垢性能.结果表明,当涂覆时间为20 min时,复合膜的水接触角达到115°,LEP达到0.75 MPa.在DCMD浓缩实验中,复合膜在分别处理质量分数3.5%NaCl、质量浓度50 mg/L的HA和14.7 mmo/L CaSO₄水溶液时,膜通量稳定,冷凝液电导率保持在10μS/cm以内,表现出优异的抗污染和抗结垢性能.此外,考察了中空纤维复合膜的稳定性.结果表明,复合膜在浓缩质量分数3.5%NaCl水溶液时,膜通量为16 kg/(m²·h),冷凝液电导率保持在15μS/cm以内,表现出良好的长期稳定性能.     

应用于油水乳液分离的结构一体化Janus膜的制备

利用亲水性高分子共聚物(PVP-VTES)在聚偏氟乙烯(PVDF)基体膜内的水解、单向偏移和热交联使膜表面呈现有效亲水性,成功制备出亲水层厚度可控、亲/疏水层“结构一体化”的Janus膜.对Janus膜的形貌结构、化学组成、润湿性等性能参数进行表征,结果表明,膜疏水底面空气中水接触角(WCA)值维持在110°,5种油滴的水下油接触角(OCA)值则快速降为0°,而亲水表面水下OCA值可高达155°.且膜表面的防污性能相对较好。将驱动压力控制在-0.09 MPa或-0.05 MPa下,使用Janus膜进行水包油(O/W)或油包水(W/O)乳液的可切换分离：针对大豆油的水包油乳液的水通量为22.88 L/(m²·h),分离效率高达93.35%,对油包水乳液的油通量为17.45 L/(m²·h),分离效率高达91.47%;针对氯仿的水包油乳液的水通量为358.81 L/(m²·h),分离效率达到95.54%,对甲苯的油包水乳液的油通量为269.21 L/(m²·h),分离效率为91.87%.相较于纯疏水膜和...     

陶瓷基碳纳米管复合膜的光热膜蒸馏性能研究

构筑新型光热多功能蒸馏膜界面具有重要的研究价值,本研究以氧化铝(Al₂O₃)陶瓷膜作为载体,通过原位化学气相沉积(CVD)过程制备了氧化铝-碳纳米管(Al₂O₃-CNTs)复合膜,复杂交错的CNTs网络结构同时为复合膜提供了较好的疏水性以及高效的光热转换性能.Al₂O₃-CNTs膜的氮气渗透性为1 135.14 m³/(m²·h·MPa),水接触角达到171.0°,液体渗透压力为0.15 MPa.复合膜在模拟太阳辐照下辐照600 s后,表面温度升高至82.7℃,光吸收率最高可达66.2%.通过研究传统膜蒸馏及光热膜蒸馏性能,结果表明,在进料液温度为75℃,流速为60 r/min,进料液质量分数为3.5%NaCl溶液的情况下,相比于传统膜蒸馏过程,该复合膜在4 kW/m²的模拟光照强度下,通量提升率为33.7%,太阳能利用效率达到22.7%,同时盐截留率(>99.8%)和渗透侧电导率(&...     

蒸汽诱导法辅助相转化法制备疏水PDMS-PVDF微孔膜及其结构性能研究

采用蒸汽诱导法辅助浸没沉淀相转换法制备了硅橡胶-聚偏氟乙烯(PDMS-PVDF)疏水微孔膜并用于真空膜蒸馏NaCl水溶液,通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、接触角测试仪对微孔膜的形貌结构和表面接触角进行表征和测试,研究了相对湿度对微孔膜结构和性能的影响。结果表明：随着相对湿度的增加,微孔膜表面接触角逐渐增加,孔隙率提高,平均孔径为(31±2)nm;截留率均达到99.9%以上,渗透通量先增加后降低;相对湿度为70%时制备的微孔膜渗透通量可达5.2kg/(m²·h)。     

PBAT/PVA复合涂布膜阻隔性研究

目的 为改善PBAT膜的阻隔性,通过以戊二酸为交联剂改性PVA制备涂膜液,利用涂布法制备了具有高阻隔性的PBAT/PVA复合薄膜。方法 采用红外光谱、差示扫描量热仪、接触角测试仪、水蒸气透过率测试仪等对改性PVA单膜、PBAT/PVA复合膜的结构和性能进行研究。结果 表明由于戊二酸与PVA之间有一定的酯化作用,消耗PVA中部分羟基,从而提高了PVA的耐水性。戊二酸改性提高了PVA膜的疏水性,其接触角从11.3°提高到60.6°。与PBAT纯膜相比,涂覆了戊二酸的PVA涂膜液改性3 h后复合膜水蒸气透过率由647.95 g/(m²·24 h)降低到132.07 g/(m²·24 h)、氧气透过量由17 730.3 cm³/(m²·d·MPa)降低到396.6 cm³/(m²·d·MPa),证明改性3 h的PVA涂膜液对增加PBAT阻隔性最有帮助。结论 利用涂布法制备的PBAT/PVA复合薄膜具有较高阻隔性,为PBAT的广泛应用打下了基础。     

海水淡化浓盐水真空膜蒸馏研究

采用PVDF中空纤维膜及PTFE微孔平板膜组件对反渗透海水淡化浓盐水的真空膜蒸馏过程进行了研究.连续运行的结果表明:温度是影响海水淡化浓盐水膜蒸馏过程的关键因素,对膜通量影响较大.在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为24 L/h时,进料侧浓盐水温度为346.35 K时,PVDF中空纤维膜组件的膜蒸馏通量为13.26 kg/(m2.h).而在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为120 L/h,进料侧浓盐水温度为340.15 K时,PTFE平板膜组件的膜蒸馏通量为24.8 kg/(m2.h).研究表明膜蒸馏技术处理海水淡化浓盐水具有广阔的应用前景.     

膜蒸馏脱盐用超疏水复合膜的研制

通过溶胶凝胶法和表面涂覆法,先后在PVDF中空纤维膜表面引入亲水SiO_2纳米粒子和低表面能PDMS涂层,构建具有高粗糙度、低表面能的超疏水复合膜,并探究SiO_2粒径、SiO_2溶液涂覆时间、PDMS涂覆时间等条件对复合膜性能的影响。SiO_2/PVDF复合膜接触角只有25.8°,而PDMS/SiO_2/PVDF复合膜接触角则达到162.3°,膜蒸馏通量约24.5 kg/(m~2·h);在60 h质量分数3.5%氯化钠盐溶液膜蒸馏测试中性能稳定,截留率始终保持在99.8%以上.     

硅橡胶/PVDF中空纤维复合膜制备与膜蒸馏性能研究

采用溶液涂覆-固化法制备了硅橡胶/聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维复合膜,实验研究了涂覆次数、硅橡胶溶液浓度、涂覆温度和固化温度等对膜结构与性能的影响。初步探讨了复合膜在处理包含表面活性剂水体过程中膜蒸馏(MD)性能的稳定性。结果表明,利用溶液涂覆-固化的方法,涂覆3次可制得均匀、稳定的复合膜,膜表面的纯水接触角由78°(PVDF膜)提升到149°。在针对含有表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)料液的膜蒸馏处理过程中,原始PVDF膜在实验进行约20min发生亲水化泄漏;该复合膜在连续2h持续运行实验内,膜蒸馏通量保持在约36.6kg/(m~2·h),产水电导率约为16.0μS/cm。     

太阳能自动跟踪膜蒸馏系统实验研究

搭建设计了太阳能自动跟踪膜蒸馏系统,自制配比苦咸水,在不同膜蒸馏方式下观测膜蒸馏对离子的截留效果,研究了流体温度、流量、真空度以及并联膜组件对真空膜蒸馏过程性能的影响.其次,在不同跟踪方式下对集热器换热性能进行测试,并研究了太阳辐照量对光伏组件的影响.最后,对系统性能随太阳辐照度的变化进行了测试分析.结果表明,膜蒸馏截留率均保持在97%以上;膜通量随温度、真空度的增大而增大,流量对膜通量影响较小;并联膜组件产水量是单支膜组件产水量的2倍.真空集热器与保温水箱的最佳循环流量200 L/h;自动跟踪方式集热量较大;光伏组件的输出功率与太阳辐照度成正比.采用真空式膜蒸馏在自动跟踪方式下,当太阳能集热器面积为1.82 m²,光伏板面积为6.5 m²时,最大膜通量为7.70 kg/(m²·h),膜蒸馏产水量最大为462.27 g/h.     

GO/PDA/CNT双层低压膜去除腐殖酸及抗污染性能

腐殖酸(Humic acid, HA)是水体中常见的膜污染物质和消毒副产物前驱体.通过真空抽滤将碳纳米管(Carbon nanotubes, CNTs)和氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)负载于基膜表面，结合聚多巴胺(Polydopamine, PDA)的交联黏合功能，制备了GO/PDA/CNT双层低压膜.采用ATR-FTIR分析证实了PDA在GO膜表面的聚合，通过超声破碎验证了双层膜的稳定性.结果表明，GO/PDA/CNT双层膜性能稳定，渗透通量达到1 238 L/(m²·h·MPa),高于GO膜的279 L/(m²·h·MPa).该膜对HA的去除率达到88.5%,均高于GO膜(85.8%)和CNT膜(38.9%).GO膜和CNT膜的比通量在过滤HA过程中分别降至0.314和0.697,GO/PDA/CNT双层膜的比通量下降幅度最小(0.753).提高搅拌速率有利于双层膜对HA的去除并进一步缓解膜污染，但搅拌速率过高会加剧膜污染；酸性条件下双层膜对HA去除率最高(94.5%),膜污染相较于中性和碱性条件更为严重.GO/PDA...     

高性能聚磺酰胺耐酸纳滤复合膜的制备

聚磺酰胺(PSA)是一种常见的耐酸膜材料,通过传统界面聚合法制备的PSA薄层复合膜的通量低,限制了其应用.本文以聚砜(PSf)商品膜为基膜,以单宁酸/铁(TA/Fe)为中间层,1,6-己二胺(HDA)为水相单体,1,3,6-萘三磺酰氯(NTSC)为有机相单体,通过界面聚合法制备了PSA复合膜.通过X射线光电子能谱仪、扫描电镜、原子力显微镜对膜结构和形貌进行表征.研究结果表明,引入中间层后可以在更低的单体浓度下制备连续无缺陷的PSA层,降低了PSA层的厚度和表面粗糙度,制得的PSf-TA/Fe-PSA膜在1 MPa和25℃下,对1 000 mg/L的Na₂SO₄溶液的通量为(18±1.2)L/(m²·h),截留率为99.1%±0.1%,其性能明显高于无中间层的PSf-PSA膜[通量为(5.4±0.3) L/(m²·h);Na₂SO₄截留率为93.3%±1.6%].TA/Fe中间层抑制了胺类单体的扩散,进而抑制了PSA表面凸起等微结构的生长,使PSA层变得更薄...     

表面喷涂壳聚糖溶液对聚偏氟乙烯多孔膜的结构和性能的影响

在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液膜表面喷涂壳聚糖(CS)醋酸溶液,用浸没相转变法制备PVDF多孔膜,研究CS溶液对多孔膜的结构和性能的影响并探讨了成膜机理。结果表明,随着溶液膜表面CS溶液体积的增加PVDF膜的孔隙率提高,膜表面的亲水性大幅度提高,β晶含量降低而α晶的含量提高;喷涂CS溶液前PVDF膜的上表面结构致密,喷涂CS溶液后PVDF膜上表面呈现多孔结构,其断面结构均为指状大孔结构;喷涂CS溶液的体积为2 mL、4 mL和6 mL的PVDF膜,其水通量先增加后降低,分别为683.33 L/m²·h、1121.57 L/m²·h、1171.36 L/m²·h和1029.02 L/m²·h。用不同方法制备的PVDF膜,其结构和性能不同,因为膜上表面的成膜机理不同。     

太阳能集热真空膜蒸发系统及其盐溶液浓缩试验

采用太阳能集热真空膜蒸发系统对高浓盐水进行蒸发浓缩试验研究,考察了温度,真空度以及盐水溶液浓度对浓缩效果的影响。结果表明:温度、真空度的提高均能增大膜通量;实验中聚四氟乙烯(PTFE)膜组件的最高膜蒸发浓缩通量可达3.94kg/(m2·h);其中盐水浓度能从7%蒸发浓缩至32%,不产生明显的结晶.太阳能集热装置能维持料液温度在60~80℃范围内,供热稳定性良好,具有放大应用前景.     

部分碳化PTFE/PVDF中空纤维膜的制备及油水分离性能研究

聚四氟乙烯(PTFE)是一种强疏水的氟碳材料,很难用相转化成膜。本文将PTFE粉体分散在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中得到PTFE悬浮液,首先用干湿相转化法制得PTFE/PVDF中空纤维膜胚;然后在氮气气氛下进行部分碳化,制得部分碳化PTFE/PVDF中空纤维膜.用热重分析法、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜研究了PTFE/PVDF中空纤维膜胚的碳化工艺、膜碳化前后表面元素和微观结构变化情况;最后测试了膜的亲疏水变化和油水分离性能.结果表明：PTFE/PVDF中空纤维膜胚中的PVDF在360～450℃时发生C-H断裂,PTFE保持原结构,可以得到部分碳化PTFE/PVDF中空纤维膜.经部分碳化工艺制得的中空纤维膜孔径减小,形成连续、完整的微孔结构.当PTFE含量为40%时,碳化后制得的膜接触角达到102°,疏水性提高;对10%的模拟含油废水的渗透通量达到30 L/(m²·h)(跨膜压差：0.1 MPa)、分离效率达到80%,呈现出较好的油水分离性能和商业应用价值.     

Zr-MOF改性聚酰胺正渗透复合膜的制备与表征

将Zr-MOF添加到均苯三甲酰氯的正己烷溶液(有机相)中,采用界面聚合法制备出Zr-MOF改性聚酰胺复合膜。研究了添加物Zr-MOF的浓度和膜的朝向对复合膜正渗透性能的影响。用傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪对所得正渗透复合膜进行分析表征,用1mol/L的氯化钠水溶液为汲取液、去离子水为原料液进行分离性能测试。研究发现,Zr-MOF在有机相中的添加量为0.06%时,正渗透复合膜朝向原料液(AL-FS)的水通量从2.60L/(m2·h)增加到6.98L/(m2·h);朝向汲取液(AL-DS)的水通量从5.58L/(m2·h)增加到13.60L/(m2·h)。     

P(VDF-HFP)-SiO2/SF电纺Janus纤维膜的制备及油水分离应用

以疏水纳米SiO₂改性的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P（VDF-HFP）-SiO₂)和丝素蛋白（SF）为原料,利用静电纺丝技术,构建了具有非对称润湿性的P（VDF-HFP）-SiO₂/SF复合Janus纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、傅里叶红外光谱仪及水接触角测量仪对纤维膜的微观形貌、组成、结构及润湿性进行了表征,并测试了Janus纤维膜的疏水层厚度对油水分离通量及分离效率的影响。结果表明,采用P（VDF-HFP）-SiO₂纤维膜为疏水层,SF纤维膜为亲水层构建的Janus纤维膜具有单向水渗透功能及良好的油水分离能力;当疏水层厚度为70μm,亲水层厚度为130μm时,水分离通量可达到了11 300 L/（m²·h·MPa）,油水分离效率可达99.65%,该研究为Janus油水分离膜的制备提供了新的材料选择。     

醋酸纤维素正渗透膜的制备及性能研究

以醋酸纤维素(CA)为膜材料,涤纶网(PET)为增强材料,用相转化法制备一种正渗透膜.结果表明,所制得的膜为PET嵌入的非对称膜,厚度约为127μm,断裂强度为37.86N.该膜具有较好的亲水性,接触角为51.4°,孔隙率为74.2%;在pH为2~11的范围内可长时间保持性能稳定;抗污染性能优异,经简单物理清洗后可基本恢复原始通量;以0.2mol/L NaCl溶液为原料液,1.5mol/L的葡萄糖溶液为汲取液,对膜性能测试结果表明:在正渗透(FO)模式下,水通量和截盐率分别为3.78L/(m2·h)和95.65%;在PRO模式下,水通量和截盐率分别为5.34L/(m2·h)和96.25%.FO模式与PRO模式的水通量比为0.71,表明膜具有较低的内浓差极化效应(ICP).     

十二烷基苯磺酸钠共混改性聚酰亚胺纤维膜的制备及油/水乳液分离性能研究

利用十二烷基苯磺酸钠的两亲性对聚酰亚胺进行亲水改性。通过静电纺丝法制备了十二烷基苯磺酸钠/聚酰亚胺共混膜。采用X射线光电子能谱(XPS)对膜的结构进行了表征，对水接触角、石油醚/水乳液分离性能进行了测试。结果表明：十二烷基苯磺酸钠共混入聚酰亚胺中；改性后膜表面亲水性明显提高，1min内水接触角由81.14°降至32.15°;对石油醚/水乳液具有良好的分离效果，膜通量最大值为245L/(m²·h),最大分离效率达78%以上。回收10次后，分离效率始终保持在76%以上。     

陶瓷基金属有机框架MOF-801膜的制备及其性能

正渗透膜在分离领域方面展示出独特优势，发展高稳定的新型正渗透膜具有重要意义.提出了纳米晶种原位播种结合二次生长的制膜策略，制备了共生良好、高稳定的陶瓷基金属有机框架MOF-801纳米孔膜，采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和红外光谱对膜的形貌和结构进行分析表征，初步考察了以去离子水为进料液，1 mol/L NaCl溶液为汲取液条件下膜的正渗透性能.结果表明，在正渗透模式下，陶瓷基MOF-801膜不仅表现出高的水通量[13.9 L/(m²·h)],而且具有较低的比盐通量(0.61 g/L);在连续运行过程中，MOF-801膜渗透性能保持稳定.     

PVDF疏水中空纤维膜的膜蒸馏含盐废水处理性能研究

利用新型高通量聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜,对石化企业废水经反渗透(RO)处理的浓排水进行减压膜蒸馏(VMD)处理实验.研究了RO浓排水流速、温度和冷侧真空度对VMD过程中PVDF膜性能的影响,考察了PVDF膜在VMD法RO浓水浓缩过程中的性能变化.结果表明,原液流速对膜性能无明显影响;原液温度或冷侧真空度提高都会使膜的产水通量明显上升,而产水电导保持稳定.在冷侧真空度为-0.095MPa、原液温度70℃、流速0.66m/s的条件下,经15.2h实验,将RO浓排水浓缩20倍,膜的产水通量从25.8L/(m2*h)降低至11.8L/(m2*h),产水电导低于4霺/cm,脱盐率高于99.99%,产水CODCr值约30mg/L.经过5次浓缩实验后,PVDF膜的通量和产水电导均保持稳定.