正渗透策略和化学清洗海水淡化反渗透膜

为解决海水淡化过程中反渗透膜的污染问题,研究了基于正渗透策略的反渗透产水、模拟反渗透浓水、模拟海水不同的组合清洗和清洗时间对膜通量和截留率的影响。针对不可逆污染,研究了不同化学清洗药剂、浸泡时间、浓度对膜通量和截留率的影响。结果表明,正渗透策略清洗方式中,淡水/模拟反渗透浓水的组合清洗方式效果最佳,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至13.6 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至92.80%。此外,经质量分数为2%的柠檬酸溶液浸泡2 h后,再使用质量分数为1%的乙二胺四乙酸四钠盐和0.3%的三聚磷酸钠溶液浸泡1.5 h,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至14.3 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至96.27%。从SEM和AFM图可以看出,正渗透清洗策略并未对膜表面选择层造成损坏,且可以清洗膜表面的有机污染物和无机污染物,因此,应用这种方法对污染的反渗透膜进行清洗,可延长化学清洗周期,减少化学清洗剂用量,具有一定的工业应用前景。     

膜法在某核电站海水淡化系统中的设计应用

海水淡化技术是解决核电站淡水资源缺乏的一个重要途径。针对某核电站10 000 m³/d海水淡化系统的要求,采用“原水预处理(混凝沉淀+V型滤池)+反渗透预处理(超滤)+脱盐(两级反渗透)+后处理(矿化处理)”的处理工艺。其中混凝沉淀池总处理水量为1 800 m³/h;V型滤池滤速为9 m/h;超滤系统平均膜通量为72.9 L/(m²·h),回收率≥92%;一级反渗透系统平均膜通量为13.79 L/(m²·h),回收率45%,脱盐率≥99.3%;二级反渗透系统A平均膜通量为29.31 L/(m²·h),回收率85%,脱盐率≥97%;二级反渗透系统B平均膜通量为27.18 L/(m²·h),回收率85%,脱盐率≥97%;反渗透产水经过矿化设备,产水水质稳定能满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求。该系统其运行成本为4.57元/m³。     

短流程反渗透海水淡化预处理试验研究

针对我国沿海水质的特点,开发了集浸没式超滤及絮凝反应为一体的短流程反渗透海水淡化预处理设备,并进行了中试试验。结果表明,处理后产水水质可达到后续反渗透进水要求,SDI15<1%,浊度<0.1 NTU,并可以在33⁴0 L/(m40 L/(m²·h)的高通量下保持6个月稳定运行,可以应用于反渗透海水淡化系统的预处理过程中。     

浸没式超滤海水预处理工艺

目前渤海湾反渗透海水淡化工程多采用新型的超滤膜法预处理工艺,为提高预处理效果,主要进行超滤膜材料和性能改进以及膜组件运行参数的优化,而对超滤膜前预处理的研究相对较少。本实验研究了超滤与混凝/超滤作为反渗透海水淡化预处理工艺的处理效果。考察了两种预处理工艺条件下浸没式超滤膜比通量(SF)、进水水质、产水水质,膜孔孔径变化、反洗效果及膜表面污染情况。结果表明,超滤与混凝/超滤两种预处理工艺都能达到产水SDI₁₅<2.0;混凝处理可以大幅度降低海水中颗粒数目,降低颗粒物在膜表面沉积和吸附的概率,减轻超滤膜的污染。当采用混凝/超滤工艺时超滤膜表面滤饼层疏松多孔,膜孔孔径变化较小,超滤膜比通量的衰减速度减缓,反洗时超滤膜比通量恢复率较高。     

脱乙酰基改性乙酸纤维薄膜对乳化油分离及积垢机理的探究

利用静电纺丝制造乙酸纤维素膜（CA纤维膜）,并利用添加TiO₂及脱乙酰基（d-CA）对CA纤维膜进行改性,后续对膜过滤特性、渗透通量、油水乳化液去除效率、反洗特性及积垢机制进行讨究。结果显示,CA纤维膜通过TiO₂及d-CA改性后可以提高膜的热稳定性及亲水性能,并得到稳定的纯水通量和过滤通量;最佳的比例为TiO₂@d-18.5%CA纤维膜,在40kPa跨膜压差、60min的操作条件下,其纯水通量、过滤通量、1g/L油水乳化液去除效率以及反洗后通量分别为824.8L/(m²·h)、(311.3±12.5)L/(m²·h)、93.6%±1.1%、451.5L/(m²·h);另外,添加TiO₂可能导致油水乳化液在膜表面不可逆阻力比例的增加,脱乙酰基改性CA纤维膜则可以降低膜自身阻力及增加可逆阻力的比例,提高CA纤维膜在油水分离方面的潜力。     

印染废水预处理对缓解PVDF超滤膜污染的研究

采用平均孔径为0.03μm的外压式聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜,对印染废水进行深度处理,研究混凝/臭氧预处理减缓超滤膜污染的机制。采用预处理+恒通量加压过滤方式,系统研究了预处理对初始跨膜压差、膜污染阻力和水力反洗效率等的影响。结果表明：在75.0 L/(m²·h)恒定通量下超滤,印染废水原水的初始跨膜压差为40.0 kPa、60分钟内污染物沉积造成的膜污染阻力为3.2×10¹³m^-1、水力反洗效率低于60.0%;经200 mg/L三氯化铁和2 mg/L聚丙烯酰胺(PAM)的混凝预处理后,初始跨膜压差为18.0 kPa、膜污染阻力为5.0×10¹²m^-1、水力反洗效率高于90%;在pH=11下,经80 mg/L臭氧氧化预处理,初始跨膜压差为23.0 kPa、膜污染阻力为8.5×1012m^-1、水力反洗效率低于80.0%。混凝预处理对超滤膜污染的减轻程度优于臭氧预氧化。研究结果将为超滤深度处理印染废水的预处理工艺选择和膜污染控制提供一定的指导作用。     

改性超滤膜预处理餐厨沼液的试验研究

利用壳聚糖(CS)、氧化石墨烯(GO)、聚偏氟乙烯(PVDF)共混制备的管式超滤膜小试装置对餐厨沼液进行预处理试验,工作压力0.2 MPa,清水通量达到400 L/(m²·h),餐厨沼液通量达到213 L/(m²·h),脱泥沼液COD、氨氮、动植物油、悬浮物去除率分别达到了58%、46%、97%、99%。超滤浓水采用PFS+PAM药剂进行混凝、滤网过滤,对浓水中的SS和动植物油脂平均去除率分别达到了89%和80%。     

钢铁废水近零排放工程设计案例

江苏某钢铁企业废水深度处理设计进水规模为 1.5×10⁴ m³/d,采用“超滤+反渗透+钠床”组合工艺,反渗透浓水再经浓水反渗透后进一步回收产水。超滤设计膜通量为 50 L/（m²·h）,回收率≥90%,反渗透设计通量 19 L/（m²·h）,回收率≥75%,浓水反渗透设计通量 16 L/（m²·h）,回收率≥75%。出水经多级回用分质供水,系统产水的浓盐水送至高炉冲渣,实现了全厂无废水外排。膜系统设备投资1 600万元,成本为1.23元/m³进水。     

超滤技术在喷水织机废水回用中的应用

介绍了超滤技术在某纺织有限公司喷水织机废水回用项目中的应用。实践表明,超滤膜运行通量48L/(m2·h)以下,化学加强反洗加入400 mg/L次氯酸钠、400 mg/L氢氧化钠、500 mg/L盐酸能有效控制膜污染,系统运行稳定,超滤直接运行费用为0.249元/t,系统出水水质符合喷水织机用水要求,超滤技术在喷水织机废水回用中具有先进性和可靠性。     

PEG/GO/TiO2纳米复合材料改性PVDF膜的制备及其抗污性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污性能,以聚乙二醇2000接枝的GO/TiO₂(PEG/GO/TiO₂)纳米复合材料为添加剂,通过非溶剂诱导沉淀相分离法制备了一系列PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜。采用FTIR、SEM和接触角测试仪对其结构和形貌进行了表征,采用超滤法评价其纯水通量和抗污性能。结果表明,当PEG/GO/TiO₂纳米复合材料质量分数为0.60%时,制备的PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜(记为0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF)表现出最佳的亲水性和抗污性能,其接触角比PVDF膜下降8.2°,总孔隙率增加13.40%,PEG/GO/TiO₂纳米复合材料在PVDF膜中分散较均匀。在0.08 MPa的工作压力下,0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF的纯水通量高达282.44 L/(m²·h),对腐植酸溶液的过滤通量为131.96 L/(m^2...     

Ultrafiltration membrane cleaning technology and mechanism based on seawater desalination pilot equipment

In order to clean the ultrafiltration membrane in the process of seawater desalination, this paper studied the cleaning effects of backwash water and chemical agents on the ultrafiltration membrane by using the ultrafiltration pilot equipment. Effects of different backwash water on the transmembrane pressure difference were studied. The results showed that the cleaning effect was in the order of fresh water (tap water) > ultrafiltration water > reverse osmosis concentrated water. In addition, cleaning effect was as follows: citric acid > oxalate > hydrochloric acid > sodium hypochlorite > sodium hydroxide. Citric acid had the best cleaning effect, and the pure water penetration rate could be restored from 283.24 L/(m²·h) to 571.56 L/(m²·h). Moreover, the effect of alkali washing and acid washing together is better than that of cleaning alone. After cleaning with sodium hydroxide and then citric acid, the pure water transmission rate can recover from 283.24 L/(m²·h) to 818.81 L/(m²·h). The results of this study have a good application prospect for the maintenance of ultrafiltration membrane in seawater desalination.     

Forward-osmosis strategy and chemical cleaning of seawater desalination reverse osmosis membranes

In order to settle the membrane fouling of reverse osmosis membranes in seawater desalination process, this study reported a novel strategy based on forward-osmosis process and discussed the effects of different factors like different cleaning combination among reverse osmosis product, simulated reverse osmosis concentrate and simulated seawater, as well as cleaning time on the membrane permeate flux and salt rejection. For irreversible fouling, the effects of different chemical cleaning agents, immersion time and concentration were also investigated in this study. The results exhibited that the cleaning combination between diluted water and simulated reverse osmosis concentrate possessed the best cleaning performance in the process of forward-osmosis cleaning. Such approach also enhanced normalized flux from 9.48 L/(m²·h·MPa) to 13.6 L/(m²·h·MPa) and enhanced NaCl rejection from 80.59% to 92.80%. Furthermore, the normalized flux was enhanced from 9.48 L/(m²·h·MPa) to 14.3 L/(m²·h·MPa) and NaCl rejection was also enhanced from 80.59% to 96.27% after soaking in 2%(mass) citric acid solution for 2h, soaking with 1%(mass) ethylenediamine tetra-acetic acid tetrasodium salt and 0.3%(mass) sodium tripolyphosphate solution for 1.5 h. According to the result of SEM images and AFM images, the forward-osmosis cleaning strategy could not cause the damage of selective layer of membrane surface and caused the drop of inorganic and organic fouling on the membrane surface. Hence, cleaning fouled RO membranes by such approach could prolong the chemical cleaning cycle and reduce the amount of chemical cleaning agent, which has certain industrial application perspectives.     

含甲基纤维素的NaA沸石膜的制备和表征

NaA沸石膜具有规则的孔道结构,利于分子传输,在有机物脱水领域有一定的应用。为使沸石膜生长更连续均匀,提高渗透汽化性能,本文以甲基纤维素作为空间限制剂加入合成液,探究碱度、晶化温度以及晶化时间对膜的影响,按最优条件制备合成液,并依据质量比m(MC)∶m(H₂O)=1∶100添加甲基纤维素,制备NaA沸石膜。表征方法采用XRD、SEM和渗透汽化3种方式,结果表明添加甲基纤维素的沸石膜表面结构完整,生长致密且性能优良,在75℃下对0.6mol/L的NaCl水溶液做渗透汽化测试时,通量达8.33kg/(m²·h),盐离子截留率为99.95%。在0.6mol/L的NaCl的水溶液中测试72h,结果表明添加甲基纤维素的NaA沸石膜时间依存性更好,通量保持在8.30kg/(m²·h)左右,离子截留率稳定在99.90%。渗透汽化分离ω(C₂H₆O)=90%乙醇的水溶液,随着温度从60℃升高到75℃,沸石膜的通量由1.55kg/(m²·h)升高到2.56kg/(m²·h),渗透侧水含量保持在99.90%左右。     

Fe3+交联聚乙烯亚胺-单宁酸复合纳滤膜研究

利用聚乙烯亚胺(PEI)、单宁酸(TA)与Fe³⁺之间的螯合作用,通过层层自组装技术,制备了PEI-TA复合纳滤膜,对其表面形态及性能进行了表征,并研究了TA、Fe³⁺含量和组装层数对膜性能的影响。结果表明,当PEI、TA、Fe³⁺的质量浓度分别为2、3、3 g/L,组装层数为6层时,复合膜性能为优。优化膜对Na₂SO₄、MgCl₂、NaCl的截留率分别为97.34%、65.46%、73.11%,水通量达24.91 L/(m²·h)。该复合膜制备工艺简单、绿色,在脱盐、水质软化等水处理领域具有应用潜力。     

氯化聚氯乙烯复合纳滤膜的制备及其在模拟RB5染料废水处理中的应用

以氯化聚氯乙烯（CPVC）超滤膜为基膜,采用单宁酸（TA）和哌嗪（PIP）在CPVC膜表面共沉积后与交联剂均苯三甲酰氯（TMC）进行界面聚合得到PA/TA/CPVC复合纳滤膜,采用扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、红外光谱及接触角对PA/TA/CPVC复合纳滤膜进行了表征,并探讨了干燥时间、TA/PIP浓度比、TA+PIP总浓度、TMC浓度对PA/TA/CPVC复合纳滤膜微观结构与性能的影响。结果表明,TA/PIP浓度比最佳为7/3,TA/PIP层的最佳干燥时间为20min,PA/TA/CPVC复合纳滤膜的纯水通量随着TA+PIP总浓度的增加和TMC浓度的增加而减少,对PEG1000的截留率均在90%以上。PA/TA/CPVC复合纳滤膜纯水通量最大值为4.5L/(m² · h · bar),此时PEG1000的截留率达到95.8%。对模拟RB5染料废水的最大通量为4.3L/(m² · h · bar),此时RB5的截留率为95.4%,对模拟RB5染料废水的稳定性较好。     

乙烯基桥联有机硅膜的羧基化改性及反渗透性能研究

利用1,2-二(三乙氧基硅基)乙烯(BTESEthy)和硫代苹果酸(MSA)的巯基-烯点击反应对桥联有机硅进行羧基化改性,以管式α-Al₂O₃微滤膜为支撑体制备羧基官能化的桥联有机硅膜。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激光粒度仪(DLS)、智能重量分析仪(IGA)和扫描电镜(SEM)等对膜结构和表面性质进行了表征。量子化学计算表明羧基化改性的有机硅网络拥有更加致密的孔结构和更高的水亲和力。将改性的BTESEthy-MSA膜用于反渗透脱盐,系统考察了BTESEthy-MSA膜反渗透脱盐性能。实验结果表明,与BTESEthy膜相比,羧基化改性的BTESEthy-MSA膜的水渗透率和盐截留率均有所提高。同时,BTESEthy-MSA膜表现出优异的水热稳定性和耐氯性能。在250 h的长期反渗透测试中,BTESEthy-MSA膜的水渗透率高达3.2×10^-13 m³/(m²·s·Pa),NaCl截留率始终保持在94.7%以上。     

原位合成法制备高通量聚砜超滤膜及其性能研究

以聚砜（PSF）为原料,N,N‐二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,4,4'-二氨基二苯砜（DDS）和均苯四甲酸二酐（PMDA）为添加物,在聚砜铸膜液中“原位合成”聚酰胺酸（PAA）,采用浸没沉淀相转化法制备高水通量PSF超滤膜。使用傅里叶变换红外光谱仪（ATR-FTIR）和X射线光电子能谱分析（XPS）对膜表面化学组成进行分析,结果表明成功在膜表面引入PAA。膜的荷电性、水接触角、保湿性和水通量等性能测试表明,改性膜具有良好的保湿性和水渗透性。在0.1 MPa的运行压力下,改性膜的纯水通量和牛血清白蛋白（BSA）截留率均高于纯PSF超滤膜,纯水通量从221.39 L/(m²·h)增加至406.57 L/(m²·h),截留率从75.75%增加到96.14%;在0.01~0.1 MPa的运行压力范围内,改性膜水通量均高于纯PSF超滤膜。。     

具有三维聚酰胺脱盐网络结构的无纺布复合正渗透膜

利用间苯二胺（MPD）和均苯三甲酰氯（TMC）,直接在聚酯无纺布（NV）织物的多孔空间中进行界面聚合,形成大通量无纺布复合正渗透（NVC-FO）膜。NVC-FO膜在无纺布内部形成的多层次三维（3-D）聚酰胺结构,分布在30~50μm深的聚对苯二甲酸乙二醇酯支撑材料的内部。这种相对松散的有深度的3-D聚酰胺网络,不仅透水表面积大,而且可以避免薄层聚酰胺缺陷导致的高漏盐性,有较低的反向盐通量。进一步研究发现,在一定范围内降低单体质量分数（MPD 1%~0.01%,TMC 0.5%~0.005%）,可以形成更宽广的3-D聚酰胺网络结构,在保持较低的反向盐通量的同时得到更高的水通量。使用1mol/L NaCl作为汲取溶液,优化的NVC-FO膜水通量最高可以达到193.54L/(m²·h),反向盐通量为0.047mol/(m²·h)。采用加压正渗透实验,发现这些高通量NVC-FO膜的盐穿透破裂压力在200~1400Pa之间,而且证实了降低单体质量分数会导致膜的耐压性能显著降低。尽管NVC-FO膜的耐压性能有待提高,但是该研究有可能为构建高脱盐性能的FO膜提供一条新的思路。