刻蚀/原位共沉改性PVDF超滤膜对地表水分离性的研究

为了改善PVDF膜对地表水的分离效果,以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为致孔剂、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂配制铸膜液,通过相转化法制备了PVDF膜,借助DMAc对膜基质的刻蚀作用制备了PEM膜,通过原位共沉反应在PEM表面沉积Ag_2CO_3得到Ag_2CO_3@PVDFEtch复合膜(Ag C-PEM),并分析了其水接触角、纯水通量、BSA截留率等。使用扫描电镜(SEM)、三维荧光光谱(3-D EEM)考察了其微观结构以及对地表水的分离性效果;通过膜阻力计算、污染物静态吸附和修正污染指数(MFI)值测试,分析了膜的抗污染性能。结果表明,与PVDF膜相比,复合膜呈现出了较高的纯水通量、亲水性和分离性;在过滤地表水时,AgC-PEM通量恢复率达到近90%,显示出卓越的抗污染能力,从三维荧光光谱图看出,复合膜对地表水有良好的净化效果,而且出水COD和UV254达到自然水体一级排放标准。     

表面改性纳米氧化铝亲水共混膜制备及其水处理效能

经低温等离子体处理后,在纳米氧化铝(Al_2O_3)表面接枝甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)或其聚合物,制备了Al_2O_3-g-HEMA纳米复合颗粒。采用纳米Al_2O_3及Al_2O_3-g-HEMA纳米复合颗粒分别与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,制备了PVDF/Al_2O_3膜和PVDF/Al_2O_3-g-HEMA膜,并与未改性PVDF膜进行比较。考察了改性纳米Al_2O_3表面的接枝情况和平均粒径,以及上述3种超滤膜处理聚驱采油废水的通量、出水水质及膜污染情况。结果表明,经表面改性的纳米Al_2O_3,其颗粒团聚得到良好控制,平均粒径大幅下降。PVDF/Al_2O_3膜和PVDF/Al_2O_3-g-HEMA膜的亲水性、纯水通量、处理聚驱采油废水的运行通量及清洗后通量恢复率均大幅提高。3种膜对聚丙烯酰胺、油类和TOC均有良好的去除效果,且共混改性不影响膜对大分子物质的去除。以PVDF/Al_2O_3-g-HEMA纳米复合颗粒作为添加剂制备的共混膜,其通量、去除效果和抗污染能力等综合性能最佳,是深度处理聚驱采油废水的理想膜材料。     

超滤陶瓷膜处理乳化油废水的抗污染性能研究

采用膜孔径相当的TiO_2陶瓷膜和Al_2O_3陶瓷膜处理乳化油废水,从抗污染能力和过滤液水质两方面考察两种膜的过滤性能,并通过分析两种膜的结构、表面亲水性和表面电性揭示其不同过滤性能的根本原因。结果表明,TiO_2陶瓷膜具有更高的抗污染能力和COD截留率,这是由于其较高的亲水性、与乳化油相反的膜面电性以及不对称的膜孔结构所致。在此基础上对不同膜孔径的TiO_2陶瓷膜进行考察,结果表明,截留分子质量为50 ku的TiO_2陶瓷膜对乳化油废水的处理效果最佳,此时膜通量下降缓慢且恢复率高,COD截留率95%,能有效去除废水中的乳化油,出水COD15 mg/L,满足回用水水质标准。     

戊二醛交联PVDF/PVA共混超滤膜的制备及其抗污染性

以溶液相转化法制备PVA共混PVDF超滤膜,考察了戊二醛(GA)化学交联反应程度对PVDF/PVA共混超滤膜界面性质、微观构造及其抗污染性能的影响。结果表明:适度的交联反应有利于提高共混膜的机械强度;与超滤膜表面相比,GA交联对PVDF/PVA共混膜内部结构影响甚微; GA交联反应程度过高,会造成PVDF/PVA共混膜表面结构趋于致密,通量下降,但蛋白质截留能力提高,透水稳定性增强; GA交联能有效防止BSA在PVDF/PVA膜面的堵塞污染,减缓BSA过滤过程中的比通量下降率,提高通量恢复率,增强抗污染能力。但GA交联度的选择与PVDF/PVA共混膜组成有关:当原膜结构疏松且PVA含量较低时,宜选择较低浓度的GA溶液且交联时间不宜过长;而原膜结构较为致密且PVA含量较高时,提高GA浓度和增加交联反应时间,则有利于膜内部PVA得到交联,以保证膜结构的稳定性。     

改性PVDF中空纤维膜处理压裂返排液研究

针对中空纤维膜应用于水力压裂返排液处理时存在的膜污染严重、通量衰减快、影响处理效率等问题,研究了PVDF固含量、凝固浴温度等因素对PVDF膜性能的影响,通过非溶剂致相分离法制备了PVDF中空纤维膜,并采用表面接枝技术,对PVDF中空纤维膜进行了表面亲水化改性。压裂返排液吸附实验结果表明,表面接枝降低了PVDF的接触角,提高了膜的亲水性。与未接枝改性的PVDF膜相比,亲水改性后的PVDF膜表面吸附的压裂返排液更少。将亲水性中空纤维膜用于页岩气水力压裂返排液的过滤处理,应用结果表明其对压裂返排液中的总铁、SS、浊度、细菌去除率达到90%以上,长时间运行后的通量保持率高,有较好的抗膜污染性。     

NOM的亲疏水性及分子质量分布对超滤膜污染的影响

采用XAD-8/XAD-4型树脂将松花江水中的有机物分离出强疏水性、弱疏水性和亲水性三种有机组分,分别研究了其对PVDF超滤膜和改性PVDF超滤膜的污染性能。分别过滤强疏水、弱疏水和亲水性有机组分时,PVDF原膜的比通量分别为60.6%、70.8%和82.0%,而改性PVDF膜的比通量为75.1%、77.6%和86.0%。表明有机物的疏水性越强则对膜的污染能力越大;而膜的污染程度与对有机物的去除率并非呈正相关。此外,还研究了不同组分有机物的分子质量分布对膜污染的影响。结果表明,与分子质量相对较大的亲水性天然有机物相比,分子质量相对较小的疏水性天然有机物产生的膜污染较重。     

GO-ZnO共混改性PVDF膜的制备及抗污染性能

将不同量的GO-Zn O加入PVDF铸膜液中,通过浸没沉淀法制备PVDF复合超滤膜。利用FTIR、接触角、SEM对表面化学组成、亲水性和膜微观结构形貌进行了分析与表征,考察了GO-Zn O对膜性能的影响。同时以牛血清白蛋白和腐殖酸作为污染物进行过滤试验,分析了该复合膜的分离性能和抗污染性能,考察了污染膜清洗后的通量恢复效果。结果表明,添加GOZn O后的复合膜具有不同于基膜的渗透性能。随着添加量的增加,膜通量先增加后降低,并且在添加量为0.5%时,膜通量和膜通量恢复率均达到最大,即膜分离和抗污染性能最佳。     

低温水热法制备TiO_2/PES复合超滤膜及性能表征

采用钛酸四丁酯(TBT)凝胶溶胶低温水热法可制备出具备锐钛矿TiO_2晶型的TiO_2/PES复合膜。TiO_2/PES表面均匀覆盖了纳米级TiO_2颗粒薄层,较PES原膜表现出更好的亲水性,其表面接触角(CA值)为53°。物理清洗试验表明,该复合膜可稳定保持表面亲水性,试验后CA值仅小幅上升至60°。TiO_2/PES复合膜在腐殖酸水溶液(2 mg/L)死端过滤试验中表现出更好的抗污染性能,运行8个周期后,复合膜通量较PES原膜高约21%。此外,通过扫描电镜(SEM)观察可知,TiO_2/PES复合膜具有较好的抑菌性。     

rGO/ZIF-8改性聚酰胺纳滤膜的制备及分盐性能

为了改善纳滤膜的性能,用水热合成法制备了rGO/ZIF-8复合纳米材料,通过界面聚合法引入到纳滤膜的功能层中,制成新型改性聚酰胺复合纳滤膜,并研究了改性膜的表面形貌、结构及分盐性能。结果表明:改性膜的表面出现沟壑状聚酰胺簇突起,粗糙度有较大提升,负电性增强,接触角降至42.7°,亲水性能有所提高。改性膜对Na₂SO₄的截留率由原状膜的95.8%下降至85.6%,但纯水通量提升近一倍,达到39.2 L/(m²·h),且在连续48 h运行过程中性能稳定。由此可见,新型rGO/ZIF-8材料的引入虽然会导致截留率略有下降,但可以大幅提高改性纳滤膜的水通量。     

化学清洗对不同材质超滤膜的效能与膜污染的影响

探讨了不同材质超滤膜在化学清洗过程中膜老化的情况,并分析了膜老化过程对3种超滤膜的表面亲疏水特性、膜分离性能、机械稳定性和膜污染过程的影响。结果表明:随着化学清洗强度的增强,超滤膜的水接触角降低,亲水性能得到提升;纯水通量提高,但对腐殖酸的截留能力下降;膜的机械稳定性降低。PVDF膜表现出最佳的耐氧化性能,处理高负荷的天然水源水时,可以在多次化学清洗后维持膜性能的稳定。     

甜菜碱接枝复合膜在FOMBR中的膜污染研究

正渗透膜生物反应器（FOMBR）凭借其比传统膜生物反应器（MBR）更好的出水水质、更低的工艺能耗以及更小的膜污染趋势，受到越来越多的关注。然而，无法避免的膜污染仍是制约FOMBR推广应用的关键问题。为此，采用典型两性离子聚合物——聚磺酸甜菜碱（pSBMA）对FOMBR中常用的聚酰胺复合膜（TFC膜）进行抗污染改性。研究表明，pSBMA在膜表面的接枝形成了一层较为致密的聚合物层，可显著提高膜表面的亲水性，接触角较原膜降低了47%。在FOMBR运行过程中，与TFC膜相比，TFC-pSBMA改性膜的通量衰减明显减缓，当过膜水量为800 mL时，通量衰减降低26%,pSBMA的存在可使膜表面与污染物间的作用力降低61%，表现出显著的抗污染特性。TFC-pSBMA改性膜的耐污性归因于改性对膜表面亲水性的提高、粗糙度的降低、荷电性的压缩，以及膜表面羧基浓度降低对架桥作用的削弱等综合作用。     

聚偏氟乙烯杂化膜的制备及其腐殖酸污染性能研究

针对聚偏氟乙烯膜在水处理中通量小、易污染的缺点,将无机纳米颗粒与有机膜材料聚偏氟乙烯共混,制备出透水性能优良且具有高抗污染能力的有机-无机杂化膜。结果表明,无机纳米组分的添加,在保证膜截留性能不变的条件下,使聚偏氟乙烯膜的亲水性能明显提高,膜纯水通量提高了36.3%。与未改性的聚偏氟乙烯膜相比,杂化膜的粗糙度增大,其标准粗糙度和平均粗糙度均为原膜的2.3倍。过滤腐殖酸溶液时,杂化膜在相同测试条件下的通量衰减较低。对腐殖酸的静态吸附试验中,杂化膜的饱和吸附量较原膜低,表明杂化膜的抗污染性能有所提高。     

改性聚偏氟乙烯中空纤维膜处理压裂返排液研究

针对中空纤维膜应用于水力压裂返排液处理时存在膜污染严重、通量衰减快、影响处理效率等问 题,研究了PVDF（聚偏氟乙烯）固含量、凝固浴温度等因素对PVDF膜性能的影响,通过非溶剂致相分离法制 备PVDF中空纤维膜,并采用表面接枝技术,对PVDF中空纤维膜进行了表面亲水化改性。压裂返排液吸附实 验结果表明,表面接枝降低了PVDF的接触角,提高了膜的亲水性。将亲水性中空纤维膜用于页岩气水力压裂 返排液的过滤处理,应用结果表明其对压裂返排液中的总铁、SS、浊度、细菌去除率达到90％以上,长时间运行 后的通量保持率高,有较好的抗膜污染性。     

超亲水PVDF@C-TA@CaCO3膜制备及油水分离性能

采用仿生矿化法在羧基化单宁酸修饰的聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜表面沉积CaCO₃颗粒,制备了超亲水性PVDF@C-TA@CaCO₃膜。以水接触角和纯水通量为指标,考察矿化液(CaCl2和Na2CO3溶液)浓度和交替浸渍次数对PVDF@C-TA@CaCO₃膜的影响。结果表明,随着矿化液浓度和交替浸渍次数的增加,PVDF@C-TA@CaCO₃膜的水接触角逐渐下降,纯水通量先上升后下降。当矿化液浓度为0.15 mol/L、交替浸渍次数为10次时,PVDF@C-TA@CaCO₃膜的纯水通量达到最高即5 750 L/(m2·h),水接触角降为10°。PVDF@C-TA@CaCO₃膜对植物油、环己烷和石油醚乳化液的截留率分别为90.5%、93.3%和91.5%,通量恢复率分别为88.5%、94.4%和95.5%,显示出良好的乳化油水分离性能。     

镁离子与腐殖酸对纳滤去除布洛芬的影响

为探究复合污染物对聚酰胺纳滤膜去除布洛芬(IBU)的影响,研究了Mg²⁺、腐殖酸(HA)及二者共存对IBU截留率、膜比通量及膜吸附量的影响,并结合膜表面Zeta电位与扫描电镜(SEM)表征,探索其影响机制。结果表明,当Mg²⁺单独存在且浓度逐渐增加时,IBU截留率显著降低,膜比通量小幅下降,主要归因于静电排斥作用减弱。而当HA单独存在时,IBU截留率在筛分与静电排斥的协同作用下显著提高,在HA浓度为10 mg/L时可达到83.7%,但HA污染层导致了膜比通量的下降。在Mg²⁺与HA共存条件下,膜比通量大幅衰减,IBU截留率随Mg²⁺浓度的增加而呈波动性下降趋势,当Mg²⁺浓度为1 mmol/L时,因静电斥力减弱而导致IBU截留率明显降低;当Mg²⁺浓度增至2 mmol/L时,因筛分作用增强而使得IBU截留率略有升高;当Mg²⁺浓度继续升至8 mmol/L时,因膜表面污染严重,IBU反向扩散受阻,IBU截留率降至最低,由此可知,Mg     

纳米TiO_2改性PVA/聚哌嗪酰胺复合纳滤膜的制备

采用界面聚合法制备纳米TiO2改性聚乙烯醇(PVA)/聚哌嗪酰胺复合纳滤膜。使用渗透试验、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、静态接触角仪等对复合膜进行性能测试和结构表征。SEM和AFM照片证实,改性纳米TiO2在膜表面分布均匀。改性TiO2的加入增大了膜表面粗糙度,复合膜的亲水性也有一定程度的提高。对比不同TiO2添加量的纳滤膜的性能,添加量为0.05%的复合膜的性能最佳,该添加量的复合膜不仅保持了原有较高的脱盐率,水通量也大幅提升,此时复合膜对Na2SO4、Na Cl和MgSO4的去除率分别达到98.7%、50.4%和95.6%,水通量由65.47 L/(m2·h)提升至106.66 L/(m2·h)。试验结果表明,改性纳米TiO2的添加可改善膜的表面结构,在保持高脱盐率的前提下,提高膜的水通量,优化了膜的性能。     

含混合添加剂的PVDF超滤膜铸膜液配方优化

为优化现有PVDF超滤膜的铸膜液配方,并探讨配方中PVDF、PVP和LiCl对膜性能的影响,采用有约束的配方均匀设计方法设计试验,采用二次型回归方法建立了研究因素与膜性能之间的回归模型。结果表明,通过对现有配方进行小范围调整,能够实现对膜性能的有效调节,其中,纯水通量的调节范围为28~246 L/(m2·h),截留率的调节范围为69%~99%。对聚多巴胺复合膜而言,利用优化配方制备的PVDF超滤膜作为基膜时,其纯水通量可达414.9 L/(m2·h),BSA截留率可达97.3%。对膜通量和BSA截留率而言,PVDF与PVP、PVP与LiCl、PVDF与LiCl之间均存在交互作用,且作用强度依次递减。     

纳米TiO_2改性膜生物反应器处理污水的研究

采用啧涂纳米TiO2的方法对聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜进行改性,用改性膜生物反应器（MBR）和非改性MBR处理污水,对比了两者的出水水质、膜通量和膜过滤阻力。结果表明,两套MBR的出水水质均可达到《生活杂用水水质标准》（CJ25．1—89）的要求;纳米TiO2改善了膜表面的亲水性和粗糙度,从而使改性MBR的清水膜过滤阻力和不同抽吸压力下的膜过滤阻力均低于非改性MBR的,而其在不同抽吸压力下的稳定膜通量则高于非改性MBR的。     

净水污泥用于聚偏氟乙烯膜共混改性研究

选用含有多种无机氧化物粒子(Si O_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、Ca O、Mg O、Ti O_2)的净水污泥(DWS)与PVDF共混,采用相转化法制备了DWS/PVDF共混膜。同时为进行比较,还制备了未添加无机粒子的PVDF膜和仅添加纳米Si O_2的Si O_2/PVDF共混膜。利用自制的水通量测试装置以及接触角测定仪和万能电子试验机考察无机粒子对膜性能的影响。结果表明,相比PVDF膜,在截留率基本保持不变的情况下,DWS/PVDF膜的水通量增大了73.6%,总污染指数下降了20.1%,通量恢复率上升了31.2%,接触角减小了20%,断裂伸长率增加了8.5%。同时,DWS/PVDF膜的性能总体接近于Si O_2/PVDF膜。通过红外光谱、X射线衍射以及扫描电镜和能谱分析显示,DWS粒子的加入使膜孔径和孔隙率增大,但并未改变PVDF膜的化学及晶相结构;纳米Si O_2比DWS粒子在铸膜液中分散得更均匀。     

不同离子对纳滤去除水中腐殖酸的影响研究

腐殖酸（HA）作为天然有机物（NOM）的主要成分之一，广泛存在与水体之中，对纳滤处理过程影响较大。本文以三种模拟配水作为研究对象，通过分析纳滤对水中腐殖酸去除率和膜通量的变化，得出了不同离子对纳滤去除水中腐殖酸的影响的变化规律，并进行了膜污染程度的比较及分析。结果表明：在纳滤处理三种模拟配水过程中，HA 配水的截留率下降54.0%；Na++HA 配水的截留率下降26.2%；HA+Ca2+配水的截留率下降30.8%。整体而言，不同价态离子对三种模拟配水通量变化影响很小。