改性水滑石复合纳滤膜的制备及染料/盐分离性能研究

通过低饱和共沉淀法制备水滑石(LDH),采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)法在水滑石片层表面接枝聚对苯乙烯磺酸钠(PSS),制备改性水滑石LDH-PSS,最后采用层层自组装法制备LDH/LDH-PSS复合纳滤膜,并研究复合纳滤膜对染料与二价盐的分离效果以及不同添加量和LDH/LDH-PSS层数对其性能的影响.分析复合纳滤膜对一价盐、二价盐以及活性黑的截留性能和膜的纯水通量,研究复合纳滤膜的分离性能.结果表明,复合纳滤膜的纯水通量随着水滑石和改性水滑石层数的增加而降低,复合纳滤膜的纯水通量最高达到145 L/(m~2·h·MPa).复合纳滤膜对活性黑5的截留率可达96.7%,且对二价无机盐MgSO_4的截留率低至20%以下.     

聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯/聚砜中空纤维纳滤复合膜的研究

以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为表层材料,以对二氯苄为交联剂,聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,通过界面聚合反应(季铵化反应)制备了荷正电中空纤维复合纳滤膜.研究了基膜、PDMAEMA、交联剂、溶剂、催化剂等和制膜工艺对复合纳滤膜截留性能的影响,从中总结出以聚电解质为交联预聚体制备复合纳滤膜的基本规律.首先用本体聚合的方法制备了PDMAEMA,采用中空纤维超滤技术精制PDMAEMA水溶液.PDMAEMA水溶液具有浓度、外加盐和pH的响应性.其凝胶层也表现出相同的特点.研究了以聚砜(PSF)平板膜为基膜时,PDMAEMA复合纳滤膜的制备条件.研究结果如下:此界面聚合反应在有机相中进行;较优的制备条件为:PDMAEMA浓度为2wt%,对二氯苄浓度为1%～1.5%(wt),应加入少量的NaHCO3来维持溶液的微碱性,室温下反应即可进行,反应时间为5h.另外,用辐照交联的方法制备了PDMAEMA平板型复合纳滤膜,所制备的纳滤膜对2g/LMgSO4的截留率为50%左右.中空纤维外压复合纳滤膜的制备实验包括以下内容:进行了中空纤维外压纳滤膜的基膜选择,研究了基膜对聚合物溶液的吸附行为;确定PDMAEMA涂层液的最佳浓度为0.75wt%;在PDMAEMA水溶液中加入0.148mol/L NaHCO3能提高纳滤膜对二价盐的截留率,但对通量的提高不大;往PDMAEMA水溶液中加入5%(v/v)乙醇能得到高通量、高脱盐率的中空纤维纳滤膜,对MgSO4的截留率≥98%,水通量可达19.5L/(m2·h)(内压膜),水通量≥20L/(m2·h)(外压膜);加入催化剂碘化钾(KI)使反应时间缩短为3.5h.荷正电的PDMAEMA中空纤维纳滤膜对无机盐的截留率顺序为:MgSO4＞MgCl2＞NaCl＞KCl＞KI,对阳离子的截留顺序为:Mg2 ＞Na ＞K ,对阴离子的截留顺序为:Cl-＞Br-＞I-.对蔗糖的截留率＞60%,对D-甘露糖的截留率为37.4%(外压膜)和32.2%(内压膜),并能有效软化自来水.对分子量大于300的小分子荷正电染料的截留率＞50%.纳滤操作条件影响纳滤膜对无机盐的截留性能.无机盐的浓度上升,纳滤膜的截留率和通量都略有下降;纳滤膜对无机盐的截留率和水通量随着操作压力的增大而增加.PDMAEMA复合纳滤膜表现出温度敏感性和pH敏感性.制备了PDMAEMA中空纤维内压纳滤膜,确定PDMAEMA溶液的浓度为0.75wt%,内压纳滤膜对无机盐的截留率和通量的变化与压力的关系符合高斯曲线.实验测试了PDMAEMA复合纳滤膜的耐溶剂性,所用溶剂为纯水,0.5mol/L HCl,0.5mol/L NaOH和30%H2O2(wt%).实验表明:PDMAEMA复合纳滤膜的杀菌性、耐碱性和耐氧化性较好,但不适于在酸性介质中保存和使用.     

涂层法制备聚醚砜中空纤维纳滤膜及应用

以磺化聚醚醚酮(SPEEK)为内涂层制备了聚醚砜中空纤维纳滤膜,研究了溶剂、SPEEK磺化度、浓度及后处理温度等参数对膜性能的影响.结果表明,以SPEEK(磺化度0.55)的1%甲醇溶液为涂层溶液,经过30℃后处理6h制得纳滤膜具有较高的通量和离子选择性.其应用于含盐染料废水分离.结果显示,该膜完全截留小分子染料,但是透过单价盐类.该膜为单价/多价盐离子的分离和含盐染料废水的处理提供了一种新的可能性.     

可溶性聚酰亚胺膜的制备及其纳滤分离特性研究

聚酰亚胺具有优良的综合性能,本研究从二胺单体设计出发,制备了一种可溶性聚酰亚胺膜材料,并通过相转化等简易手段成功制备了聚酰亚胺纳滤膜.通过红外光谱等手段验证了聚酰亚胺膜材料的分子结构,膜材料既可以耐受常见的有机溶剂,也可以溶解在NMP等常见制膜溶剂中.制备的纳滤膜呈典型的非对称结构,可以有效地实现一价盐和二价盐分离,对相对分子质量为1 017的RB染料分子截留率高于92%.对相对分子质量为843的螺旋霉素的截留率高于92%.随着PEG分子量的增加,膜的截留率增加.对于不同的分离体系,膜的通量在10~34L/(m~2·h)之间.     

基于丹宁酸的低压复合纳滤膜的制备及其染料分离性能

以丹宁酸、异佛尔酮二异氰酸酯为反应物,以聚丙烯腈超滤膜为底膜,采用界面聚合法制备低压复合纳滤膜.ATR-FTIR与扫描电镜(SEM)测试结果表明,PAN表面形成无缺陷丹宁酸(TA)分离层;由于单宁酸(TA)多酚基团的空间位阻作用减慢了界面聚合反应速率,所得纳滤膜表层呈现疏松结构,在0.2MPa低操作压力下,丹宁酸复合纳滤膜的水通量可达15.81L/(m~2 h),甲基蓝截留率为94.5%;随着水相单宁酸浓度的增加,复合纳滤膜的甲基蓝截留率呈现先增加后降低的趋势,水通量的变化规律正好相反;抗污染性能测试表明,以丹宁酸制备的复合纳滤膜具有良好的抗污染性能.     

纤维素/壳聚糖共混纳滤膜的制备及其染料脱盐性能研究

纤维素因其优良的机械性能、亲水性和成膜性而成功地应用于纳滤膜制备.但纯纤维素纳滤膜表面呈负电性,对低分子量水溶性染料和Na_2SO_4均具有高的截留率,不利于染料中Na_2SO_4的脱除.将荷正电的壳聚糖和纤维素共混,以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EMIMAc)和二甲基亚砜DMSO为溶剂,水为凝固浴,无纺布为支撑层,采用相转化法,成功制备了纤维素/壳聚糖共混弱正电纳滤膜.结果表明,当纤维素和壳聚糖质量比为1∶1时,制备的共混纳滤膜分离性能最优.该膜在0.5MPa的错流条件下,对直接染料的截留率较高,如刚果红的截留率为99.99%;对活性染料(活性黑5、活性蓝19)的截留率也可达到80%~90%;而膜对无机盐截留率均较低,NaCl和Na_2SO_4的截留率分别在10%和1%以下.上述研究结果表明,该膜可实现染料和盐的高效分离.     

纳滤处理模拟电镀废水

分别以硫酸铜、氯化铜、硝酸铜溶液为模拟电镀废水进行了纳滤实验,所采用纳滤膜为Osmonics的DK、DL膜和日东电工的NTR-7450膜.实验表明,三种膜通量大小顺序为DL>DK>NTR-7450,随原料液浓度的增大膜通量降低,而膜对铜离子的截留率有升高的趋势;纳滤膜对各盐的截留率大小排序为硫酸盐>氯盐>硝酸盐.实验还考察了添加其它离子对纳滤膜通量和截留率的影响.结果表明,加入CaCl2后,对DL膜性能影响不显著;加入Na2SO4后,DL膜的通量变化不明显,截留率略有升高;加入EDTA能明显提高DL膜通量和对铜离子的截留率.     

壳聚糖季铵盐/磺化聚醚砜复合纳滤膜的制备与表征

以磺化聚醚砜(SPES)为支撑底膜,2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)水溶液为表面活性层的铸膜液,采用涂敷法制备了HACC/SPES复合纳滤膜.考察了HACC浓度、浸涂时间、干燥温度和时间对膜性能的影响,优化了制膜条件.在优化条件下,复合膜的纯水通量为25.8L/(m~2·h),膜对PEG1000的截留率为90%,对盐的截留率低至百分之十以下,该膜可望应用于盐与有机物的分离.     

耐高温聚芳醚酰胺超滤膜的研制与应用

以杂萘联苯聚芳醚酰胺(PPEA)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂通过相转化法制备超滤膜.研究了添加剂种类,制膜过程中停留蒸发时间及凝胶浴温度对膜性能的影响.将PPEA超滤膜应用于硫化染料含盐粗产物水溶液的脱盐实验,膜的通量随操作压力或温度提高明显增加,而对染料的截留率保持在100%.在0.3MPa,80℃下经过3个循环约210min的恒容脱盐实验,染料溶液中的盐即可除净.在6h 5个循环的染料脱盐实验中,膜对染料的截留率基本不变,第五循环的初始通量约为260L/(m2·h),仅比第一循环时降低约10L/(m2·h).     

纳滤膜对染料截留行为的研究

通过一系列实验 ,考察了几种纳滤膜在不同操作条件下对几种不同的染料的截留行为 .发现不同的纳滤膜对不同的染料的截留行为不同 ;反之 ,染料的品种和分子结构对纳滤膜的盐截留率、染料截留率和水通量也有影响 ,同时 ,操作条件如进料浓度、pH、压力对截留效果的影响也很大 .实验结果和结论可作为染料清洁生产实际应用的参考 .     

以PAMAM/TMC为单体的复合纳滤膜制备及其在油田采出水处理中的应用

以聚砜超滤膜为基膜,通过聚酰胺-胺(PAMAM,G0)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应制备了复合纳滤膜.通过正交实验优化了纳滤膜的制备条件,并通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR-ATR)、场发射扫描电镜(FESEM)进行膜表面结构及形貌分析,测试了纳滤膜的盐截留能力.结果表明:纳滤膜制备条件确定为聚酰胺-胺(PAMAM,G0)浓度为0.25%,均苯三甲酰氯(TMC)浓度为0.3%,界面聚合时间为90s,热处理温度为80℃,热处理时间15min.界面聚合后在超滤膜表面形成了一层致密的聚酰胺(PA)活性皮层,所制得的复合纳滤膜盐截留顺序为Na_2SO_4MgSO_4MgCl_2NaCl,表明纳滤膜表面带有负电荷.纳滤膜处理采油废水时,存在过滤初期的通量快速下降、随后的缓慢下降以及最后的通量稳定3个阶段,且压力为0.7 MPa,0.9 MPa和1.1 MPa时所对应的通量由10L/(m~2·h)逐渐升高到22L/(m~2·h),其对采油废水的盐截留率处在12.6%~14%之间.     

结晶化过程对聚酰亚胺纳滤膜结构及性能的影响

在总结前人制备聚酰亚胺(PI)纳滤膜积累的经验之上,改善传统制备工艺,利用低温条件下聚酰亚胺(PI)预聚体聚酰胺酸(PAA)在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中能够结晶的特点,比较涂膜/相转化和涂膜/结晶/相转化两种制备方法制备的PI纳滤膜结构和过滤性能.结果表明,在低温条件下,PAA和NMP之间能够相互作用而结晶,结晶部分在相转化过程中会影响溶液与非溶剂之间的交换速率,所制备的PI纳滤膜皮层具有薄且疏松的特点,支撑层呈颗粒团簇状.与涂膜之后直接相转化制备的PI纳滤膜相比较,在0.5 MPa下对孟加拉玫瑰红(RB)的通量更高,可达到为25L/(m~2·h),截留率为96%;对2mg/L的Na_2SO_4溶液通量为30L/(m~2·h),截留率为24%.     

复合催化剂对聚酰胺纳滤膜结构和性能的影响

以聚砜(PSf)为基膜,间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体,通过界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜.考察了复合催化剂三乙胺(TEA)和樟脑磺酸(CSA)及反应条件对纳滤膜功能层结构和性能的影响.结果表明:在反应体系中,TEA和CSA的质量比为1/2时,随着复合催化剂中TEA的质量分数从0.5％增加到3％,纳滤膜功能层密度增大,表面粗糙度和水接触角下降,膜通量明显升高,但纳滤膜的截留率及其对盐的选择顺序基本不变.在TEA质量分数为2％、反应时间40 s、热处理温度80℃和热处理时间3 min的最优条件下,所得复合纳滤膜对2 g/L MgSO4溶液的截留率为93.2％,通量为16 L/(m2·h).在0.2～1.0 MPa的操作压力下,聚酰胺复合纳滤膜分离性能稳定.     

聚醚砜/磺化聚砜/磺化聚醚砜共混疏松纳滤膜的制备及其染料/盐选择分离性能

含盐染料废水的有效分离一直是工业废水处理领域亟需解决的难题,制备高性能的疏松纳滤膜是解决这一问题的有效途径.以聚醚砜(PES)、磺化聚砜(SPSf)和磺化聚醚砜(SPES)为原料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,己二酸(AA)为添加剂配制铸膜液(固含量31%,质量分数),水为凝固浴,采用非溶剂致相分离(NIPS)法制备了PES/SPSf/SPES共混疏松纳滤膜.探究SPES添加量(0～20%,质量分数)对膜结构以及染料/盐分离性能的影响.结果表明,PES/SPSf/SPES共混体系为完全相容体系,制备的共混膜横截面为完全海绵体结构.当SPES添加量为10%时,所制备疏松纳滤膜(M10)的切割分子量为5 900,膜孔径为1.38 nm,纯水渗透率为605L/(m~2·h·MPa);共混膜对分散红74(DR74)和分散蓝79(DB79)的截留率均99%;共混膜持续处理DR74/Na_2SO_4混合溶液48 h,对DR74的截留率99%,对Na_2SO_4的截留率25%,表现出优异的染料截留性能和运行稳定性,实现了对分散染料/盐的选择性分离.     

硝酸铵-微量硝酸钙体系的纳滤过程研究

采用DL和DK两种型号聚酰胺复合纳滤膜处理含微量钙离子的硝酸铵水溶液,考察了跨膜压差、膜面流速、料液温度等条件对硝酸铵的透过率、钙离子的截留率以及透过液通量的影响.结果表明,纳滤膜可以在保持对硝酸铵透过率不低于90%的同时,对钙离子有最高80%的截留率;提高跨膜压差会首先提高截留率,再降低截留率;提高膜面流速会提高截留率;透过液通量主要受跨膜压差和温度的影响,均为正相关;实验结果还表明,常量硝酸铵的存在降低了纳滤膜对微量钙离子的截留率.     

PA/PDA/CPVC复合纳滤膜的制备及其在模拟染料废水处理中的应用

以氯化聚氯乙烯(CPVC)超滤膜为基膜,将多巴胺(DA)和聚乙烯亚胺(PEI)共沉积后,与均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合制备了聚酰胺/聚多巴胺/氯化聚氯乙烯(PA/PDA/CPVC)复合纳滤膜。通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、接触角仪对PA/PDA/CPVC复合纳滤膜选择层的化学结构、微观结构、表面粗糙度及亲水性进行了表征,探讨了PEI质量浓度对复合纳滤膜结构和性能的影响。研究结果表明：随着PEI质量浓度的增大,复合纳滤膜表面变得光滑、亲水性增强,通量先增大后减小;PEI质量浓度为5g/L时,复合纳滤膜的通量达到最大。PA/PDA/CPVC复合纳滤膜对染料活性黑5(RB5)的截留率皆高于94%,而对NaCl的截留率低于5.6%,说明该复合纳滤膜能够对染料和盐进行较好的分离,复合纳滤膜在模拟RB5染料废水处理中稳定性良好。     

共混添加剂对PAN超滤膜性能及凝胶速度的影响

采用溶胶-凝胶相转化法制备聚丙烯腈(PAN)超滤膜,通过对铸膜液黏度、凝胶前锋位移、水通量、截留率的测定以及膜断面的扫描电镜照片的观察,研究了添加剂高氯酸镁[Mg(ClO_4)_2]和嵌段式聚醚Pluronic F127共混时对凝胶速度和膜性能的影响。研究发现,在添加1.5%(wt,质量分数)的Pluronic F127和1.0%(wt,质量分数)Mg(ClO_4)_2条件下,PAN超滤膜的水通量达到2518.1L/m2·h,截留率为82.3%;膜性能最好。     

高浓度含盐蔗糖溶液的纳滤分离实验研究

为探讨运用纳滤(NF)过程实现高浓度二糖和一、二价无机盐分离的可能性,选用商业纳滤膜NF270对高浓度蔗糖与一、二价盐离子的单组分和混合组分溶液开展了分离实验研究.首先,研究了物料浓度、操作压力等因素对高浓度蔗糖与盐的单组分体系分离效果的影响,明确了NF270膜对不同的单组分溶液的透过和截留性能;其次,探究了NF270纳滤膜对高浓度蔗糖/NaCl和蔗糖/Na_2SO_4混合体系的分离效果.实验结果说明,操作压力的降低和盐浓度的升高均能显著降低混合溶液的溶剂透过通量,且高浓度盐离子的存在会影响蔗糖的截留率,而蔗糖对无机盐截留率影响不明显.在高操作压力下,NF270膜可实现对高浓度蔗糖/NaCl混合体系的高效分离.     

共价层层自组装纳滤膜的制备及性能研究

纳滤膜目前多采用界面聚合的方法制备.层层自组装是近年来发展的一种新型制膜方法,但层层自组装所制备的纳滤膜大多需要5个以上双层,制备过程繁琐,同时,以静电力结合的阴阳离子聚电解质在水中存在一定程度的解离和溶胀,结构不稳定.本文提出用静电组装与化学交联相结合的方法制备纳滤膜,增强膜的稳定性.以改性的聚丙烯腈(PAN)为基膜,以聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯亚胺(PEI)分别为阴阳离子聚电解质,以戊二醛(GA)为交联剂,制备了共价层层自组装纳滤膜(PEI/PAA/GA)n,研究了双层数、交联剂浓度、交联时间等因素对膜性能的影响.结果表明,当制备两个双层时,(PEI/PAA/GA)_2纳滤膜对2 000 mg/L Na_2SO_4溶液中的Na_2SO_4的截留率就能达到98.1%,水通量为12.6 L/(m~2·h·MPa);对2 000 mg/L NaCl溶液中的NaCl的截留率达到82.9%,水通量为16.8 L/(m~2·h·MPa).交联后的纳滤膜有良好的耐溶胀性和长期运行稳定性.     

纳滤膜对邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯截留行为的研究

采用聚酰胺复合纳滤膜(BDXN-90)处理地表水中微量邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP),研究了有机物、离子强度等因素对其截留行为的影响;探讨了在有机物共存的条件下,纳滤膜截留DEHP的机理.结果表明:BDXN-90纳滤膜能有效截留地表水中微量邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯,其截留率在98%以上,并且长时间运行稳定;膜过滤过程中,刚开始由于DEHP与膜表面之间的吸附截留率较高,当吸附趋于饱和截留率下降,最后随着膜污染的逐渐形成导致膜通量下降和截留率上升;影响截留行为的主要因素是离子强度和有机物:离子强度中和膜表面静电将膜基质压实,有机物与膜表面产生吸附导致膜污染.