不同超滤膜处理二级出水的膜污染机制研究

为探究截留分子量与材质对污染物的去除效果,并分析二者对抗污染性能的影响,使用不同材料(PES、PVDF)和不同截留分子量(50,100 kDa)的超滤膜处理二级出水。结果表明,对于溶解性有机物(DOC)的去除效果,相同材料,截留分子量为50 kDa超滤膜优于100 kDa;100 kDa的超滤膜,PES材料优于PVDF。材料相同,100 kDa超滤膜膜通量下降程度小,反冲洗后,膜通量恢复程度越好,可逆污染占比较大;孔径相同,PES超滤膜的膜通量下降较慢,反冲洗效果更好,不可逆污染更轻。膜污染模型分析中,材料相同,100 kDa膜片对4种污染模型的拟合系数均高于50 kDa,4种污染模型造成的污染更加显著,膜污染过程更加复杂。     

超滤去除水溶液中聚乙二醇的研究

采用截留分子量为10kDa和50kDa的超滤膜,对不同分子量的聚乙二醇(PEG)溶液进行了截留实验。考察了超滤对不同分子量PEG的去除效果,膜的截留分子量、操作条件及料液浓度对PEG去除效果的影响,讨论了操作压力和过滤时间对超滤膜过滤通量的影响,分析了超滤(UF)对PEG的去除机理和超滤膜的污染机理。     

聚乙二醇对氯化聚氯乙烯超滤膜微观结构及其性能的影响

探讨了聚乙二醇(PEG)及其分子量对氯化聚氯乙烯(CPVC)铸膜液黏度及其超滤膜微观结构和性能(纯水通量、截留率、机械性能和耐污染性能)的影响。结果表明,随着PEG分子量的增大,CPVC铸膜液黏度增大,CPVC超滤膜表面由网络大孔结构变为致密结构,PEG400和600对CPVC超滤膜断面微观结构没有太大影响,仍然保持海绵状结构,PEG相对分子质量超过1 000以后,CPVC超滤膜断面变为指状大孔结构与皮层构成非对称结构。铸膜液中添加PEG后,CPVC超滤膜纯水通量大幅度上升,但是截留率有不同程度的下降;随着PEG分子量的增大,CPVC超滤膜的纯水通量,耐污染性能及截留率均呈上升趋势。综合比较,PEG600作为添加剂,CPVC超滤膜能获得较好的性能。     

纳米TiO_2改性PVDF超滤膜的制备

采用溶液刮膜法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,利用TiO_2溶胶对PVDF超滤膜进行了改性。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪、拉力测定仪等对改性前后PVDF超滤膜进行了形貌、结构、亲水性能以及力学性能测试。结果表明,PVDF超滤膜的最佳配方:w(PVDF)为16%,聚乙烯吡咯烷酮与N,N-二甲基乙酰胺质量分数分别为2%,82%。纳米TiO_2能均匀分散在PVDF超滤膜中,显著提升了超滤膜的各项性能,改性PVDF超滤膜中,w(TiO_2)最佳为2%,膜的纯水通量达226.5 L/(m~2·h),牛血清蛋白截留率保持在89.3%,膜的牛血清蛋白污染率由38.5%降至6.7%,膜与水接触角由69.4°降至45.2°。     

亲水化改性PVDF超滤膜的抗污染特性研究

以不同通量的自制亲水化纳米SiO2改性PVDF超滤膜(PS)和聚乙烯醇改性PVDF超滤膜(PA),对城市污水二级出水(EfOM)和牛血清蛋白(BSA)水溶液进行了过滤试验,通过对比未添加改性剂的PVDF超滤膜,考察通量衰减率、膜污染阻力构成、通量恢复率等指标,分析水质与膜材料间的相互关系对超滤膜抗污染能力的影响.结果表明,在BSA料液中,3种通量下,低通量的膜抗污染能力好于高通量膜.20 min内PA膜表现出最低的膜通量衰减,而P膜在过滤初期通量就急剧下降.在EfOM料液中,各通量下,P膜通量衰减严重且产生了不可逆的堵孔阻力,亲水化改性后膜通量衰减率降低,稳态通量高,膜污染阻力主要来自于浓差极化和滤饼层阻力,其中PS膜通量下降率最低,而PA膜清洗后通量易恢复.     

超滤膜处理油田采出水试验研究

为提高回注水水质,对PVDF超滤膜在油田采出水处理过程中操作参数的选择及膜污染机理进行了研究,通过现场试验,分析了不同的操作参数对膜通量的影响,超滤膜对含油量及悬浮物的去除效果,膜污染清洗方法。结果表明,超滤膜过滤的优化操作条件为:在确定出水水质达到SY/T 5329-94低渗透油田注水水质A1级标准条件下,温度50℃,浓水回流体积比50%,在线反冲洗周期25 min;NaOH和HNO3联合清洗有助于恢复超滤膜膜通量。     

聚偏氟乙烯超滤膜的制备及工艺优化

采用浸没沉淀相转化法制备非对称聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,以纯水通量和截留率为指标,优化了 PVDF超滤膜制备条件。实验结果表明,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为致孔剂,搅拌温度 60 ℃,搅拌时间8 h,基底PVDF质量分数10%,PVP质量分数1.0%,优化条件下PVDF超滤膜水通量为224.11 L/(m²·h),截留率为 75%;孔隙致密、均匀,平均孔隙率为 68.5%,平均抗拉强度为 6.00 N/mm²。所获得的PVDF 超滤膜性能优良,有望用于制药行业中去除大分子物质。     

超滤膜的制备及其截留率与产水SDI值之间的关系

以聚醚砜（PES）为膜材料,N甲基2吡咯烷酮（NMP）为溶剂,分别选用不同分子量的聚乙烯吡咯烷酮（PVP K10、PVP K30、PVP K50、PVP K70）为添加剂,利用相转化法制备了PES平板超滤膜。研究了制备条件对膜结构及性能的影响。当PES含量为18 %（质量分数,下同）,PVP K30添加量为6 %时,超滤膜平均水通量和平均截留率最佳,分别为90.7 L/（m2·h）、95.1 %。实验进一步测定了5组膜片对1 g/L牛血清蛋白（BSA）溶液的截留率以及它们对取自生活饮用自来水和泳池水样滤出水的污染密度指数（SDI）值。结果表明,PES超滤膜对生活饮用水滤出水的SDI5 min值随着截留率的升高而降低;针对泳池滤出水,随着超滤膜截留率的升高,其滤出水的SDI5 min值没有明显变化。     

二级处理水中溶解性有机物特征及其对纳滤膜性能的影响

本试验采用分子量分级膜和XAD-8树脂,分析了城市二级处理水的溶解性有机物分子量和亲疏性分布特征及其对纳滤膜性能的影响.结果表明,城市污水厂二级出水水中的溶解性有机物主要集中在<2 kDa的分子量区间上,且疏水性有机物的含量比亲水性有机物的含量大;分子量区间分布不同的有机物对纳滤膜透水通量和截留率有着不同的影响,分子量2 kDa以下的有机物引起纳滤膜透水通量衰减较大,有机物截留率较小,达57.2%;分子量10～100 kDa的有机物引起纳滤膜透水通量衰减较平缓,有机物截留率却较大最高达73.8%;亲疏性不同的有机物对纳滤膜透水通量和截留率有着不同的影响,经对膜表面阻力的测定,证实引起膜透水通量和截留率变化的主要物质为疏水性物质,而亲水性物质引起的变化较小.     

羧基功能化石墨烯/聚偏氟乙烯混合基质超滤膜的制备及性能

以石墨烯/聚偏氟乙烯(PVDF)杂化超滤膜为研究对象,针对氧化石墨烯(GO)与PVDF相容性差且分散不均存在界面缺陷的问题。从GO表面官能团设计出发,采用羧基化方法对GO进行功能化处理得到羧基化氧化石墨烯(GO-COOH,GC)。通过浸没沉淀相转化技术制备了GO/PVDF和GC/PVDF混合基质超滤膜,对比探讨了两种超滤膜的性能(纯水通量、截留率、耐污染性能、机械性能及亲水性)。结果表明,当添加量为2.5wt%时,GC/PVDF超滤膜的纯水通量为GO/PVDF体系的1.5倍,接触角降低了13.9%,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了1.3倍和1.1倍。GC/PVDF超滤膜的综合性能较好,膜的浓差极化阻力、可逆污染阻力、膜自身的阻力及过滤BSA溶液的阻力均较小,混合基质超滤膜的性能由GC的亲水性和相容性共同决定。     

负载纳米银磺化聚醚砜超滤膜的制备及其抗菌性

为了改善聚醚砜(PES)膜的抗污染性能,将PES磺化并制成超滤膜,然后将超滤膜浸渍在硝酸银溶液中,吸附Ag~+的超滤膜在维生素C的还原作用下将Ag负载在膜表面,制备了负载纳米银磺化超滤聚醚砜膜(SPES-Ag)。通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)对SPES-Ag超滤膜进行了表征,并通过细胞吸附法进行了抗菌性测试。结果表明,纳米银的平均尺寸为120 nm,它的负载提高了超滤膜的抗菌性能,对大肠杆菌、假单胞菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别达到了96.7%,98.3%,87.7%。此外,水通量和截留率的测试结果表明,SPES-Ag超滤膜的水通量为438.4 L/(m~2·h),对牛血清蛋白(BSA)的截留率达到94.3%。     

超滤膜分离工艺处理大豆乳清蛋白废水的效能

为考察膜分离技术处理大豆乳清蛋白废水的效能及其运行特征,采用再生纤维膜（RC）和聚醚砜膜（PES）进行试验,每种膜的截留分子量（MWCO）分别选定为5000、10000和30000。试验考察了各种膜的渗透通量、膜衰减系数、蛋白截留率、总糖透过率随时间的变化情况,结果表明：截留分子量为10000的RC超滤膜,在渗透通量、蛋白截留率、总糖透过率、膜衰减系数等方面皆优于其他超滤膜。超滤的最佳工艺条件为压力30kPa、pH值9、浓缩比3∶1、温度20℃,膜渗透通量31.2 L·m^-2·h^-1,蛋白截留率78.46%,蛋白含量51.37%。在曲线拟合和BP神经网络的基础上,建立了不同条件下膜渗透通量随时间变化的数学模型,模型模拟结果与试验结果基本一致,这说明基于曲线拟合和BP神经网络建立模型是可行的。     

铸膜液聚合物浓度对PES/SPSf超滤膜表面性质的影响

以聚醚砜(PES)/磺化聚砜(SPSf)为成膜材料制备PES/SPSf超滤膜。研究了铸膜液聚合物浓度对超滤膜结构及性能的影响。结果表明,随着铸膜液聚合物浓度的增加,超滤膜的表面孔径降低;PES/SPSf超滤膜表面以亲水性好的SPSf为主,但是随着铸膜液浓度增加,SPSf在超滤膜表面的含量稍有降低,导致超滤膜表面亲水性以及荷负电性也降低。在铸膜液聚合物浓度为20%时所得超滤膜对牛血清蛋白的截留达到99.5%,渗透性为559.8 L·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1),综合性能最好。     

高通量PES/PAN超滤膜的制备及性能研究

为了制备高通量、高截留PES超滤膜,将不同质量的PES和聚丙烯腈(PAN)进行共混,通过非溶剂致相分离法(NIPS)制备PES/PAN超滤膜。详细探讨了PES与PAN共混比例对PES/PAN超滤膜的结构和性能的影响,结果表明,当PES/PAN的共混质量比例为8∶2时,PES/PAN膜的分离性能最佳,通量为509 L/(m2·h),是纯PES膜的5倍,BSA的截留率达到98.75%。     

两亲性聚合物的合成及其共混改性聚醚砜超滤膜的研究

针对聚醚砜(PES)高分子膜材料的分子结构特点进行分子设计,合成了一系列既具有聚醚砜结构单元又有聚乙二醇(PEG)亲水链段的两亲性聚合物PES-co-PEG,与PES共混用相转化法制备超滤膜,对PES-co-PEG进行了表征,考察了反应条件对聚合产物的影响,测试了PES-co-PEG膜的性能。结果表明,使用相对分子质量为2 000的PEG、以环丁砜做溶剂、在230℃下聚合8 h以上反应效果为佳;共混改性的超滤膜纯水通量由99.5 L/(m2.h)最高上升到277.7 L/(m2.h),截留率与纯PES膜相比差别很小,均保持在90%以上;经过纯水清洗后的共混膜的通量基本恢复到原来水平。共混改性成功改善了PES超滤膜的亲水性和抗污染性能。     

多层羧甲基壳聚糖复合膜的制备及性能

以PES微滤膜为基膜,采用多层涂覆法制备了多层羧甲基壳聚糖(CMCS)复合膜,测定了复合膜对BSA溶液(1 g/L)的过滤性能及其因素的影响。实验结果表明,膜的浸涂层数显著影响膜的通量和对BSA的截留率,在压差为0.2 MPa、pH=5.5时,8层CMCS复合膜对BSA溶液的截留率达到90%,初始通量为54.8 L/(m~2·h)。与商业PS50超滤膜相比,制备的8层CMCS复合膜初始通量是PS50超滤膜的2.2倍,而PS50超滤膜对BSA的截留率为98%,大于8层CMCS复合膜的截留率。对比8层CMCS复合膜对BSA的初始和平均截留率表明,BSA在膜上的吸附能提高膜的截留率。     

PVDF/PVA亲水化改性超滤膜的制备及表征

采用聚乙烯醇(PVA)对PVDF超滤膜进行亲水化改性,研究不同PVDF/PVA优化配比(wt/wt)对共混超滤膜结构和的性能影响。结果表明,当PVDF/PVA配比为8/2时,纯水通量最大,为1542.3 L/m2·h,截留率最小,为56.30%,平均孔径为67.75 nm,孔隙率为78.61%,膜的接触角为41.68°,此时超滤膜的性能最好,膜表面多孔。     

截留分子质量和材质对浸没式超滤膜过滤性能的影响

针对截留分子质量和材质对浸没式超滤膜处理微污染地表水过滤性能的影响问题,研究了两者对膜去除水中颗粒物和有机污染物的特性及其对膜污染的影响。结果表明,随着膜截留分子质量的减小,超滤膜对浊度和各有机物指标的去除率逐渐升高,但超滤膜对溶解性有机物的去除率较低;不同材质的超滤膜对有机物的去除率存在差异。不同截留分子质量和材质的超滤膜过滤原水时的污染程度不同,截留分子质量较小的超滤膜污染程度较轻,但容易引起不可逆膜污染;聚砜(PS)膜抗污染的能力要强于聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氯乙烯(PVC)膜,在实际应用中应根据不同水质特点合理选择超滤膜的截留分子质量和材质。     

聚丙烯腈中空纤维超滤膜

本文以聚丙烯腈（ＰＡＮ）为膜材料，通过Ｌ－Ｓ相转化法制备中空纤维超滤膜，研究了制膜液浓度和制膜中空气间隙对膜结构与性能的影响。在一定范围内减小制膜液中的ＰＡＮ含量或降低空气间隙，可以有效提高膜纯水量通量，同时保持超滤膜截留率基本不变，所制中空纤维超滤膜水通量大于１５０ｋｇ／（ｍ＾２．ｈ．ａｔｍ）截留分子量在３万左右。     

PEG对PES/SPSF复合超滤膜分离和抗污染性能的影响

采用非溶剂相转化工艺制备聚醚砜/磺化聚砜（PES/SPSF）复合超滤膜，系统探讨聚乙二醇（PEG）分子量（400-2 000）和浓度（5%～12%）对膜结构和性能的影响，通过扫描电镜、原子力显微镜分析膜的微观结构和粗糙度，并根据吸水率、孔隙率、通量、截留率和通量恢复率对膜的性能进行评估。结果表明，PEG的加入可以改善膜的分离性能和抗污染性能，复合超滤膜的通量随着PEG浓度的增加先升高后降低，随着PEG分子量的增加而增加，当PEG的分子量为1 000，浓度为7%时，其纯水通量达到497.86 L/（m2·h），牛血清蛋白（BSA）截留率和抗污染能力也都得到了提升。