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.     

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.     

PA/PDA/PVDF复合纳滤膜的制备及其在模拟RB5染料废水处理中的应用研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜为基膜,通过多巴胺(DA)/聚乙烯亚胺(PEI)共沉积与交联剂均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合组合的方法制备了聚酰胺/聚多巴胺/聚偏氟乙烯(PA/PDA/PVDF)复合纳滤膜。采用傅里叶变换红外光谱仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜对复合纳滤膜的结构、形貌进行了表征,考察了沉积时间、DA/PEI(质量浓度比)、PEI相对分子质量及DA+PEI沉积总量对复合纳滤膜微观结构与性能的影响,研究了复合纳滤膜对模拟活性黑5(RB5)染料废水的处理效果及运行稳定性。结果表明：最佳沉积时间为60min,随着PEI相对分子质量的减小,DA/PEI中PEI质量浓度的增加及DA与PEI沉积总量减小,复合纳滤膜的纯水通量增加。DA与PEI质量浓度比为1∶3时,PA/PDA/PVDF复合纳滤膜最大纯水通量达到3.11L/(m²·h·MPa),RB5染料废水通量为1.09L/(m²·h·MPa),截留率为95.89%;DA与PEI沉积总量为4g/L时,RB5染料废水最大截留率达到99.45%,纯水通量为1.34L/(m^2<...     

纳滤与反渗透膜处理含锰废水的初步研究

采用纳滤膜、反渗透膜分离技术对含锰废水进行了试验研究.考察了纳滤膜的操作压力、纯水/浓水比值、Mn2+浓缩倍数、Mn2+截留率及膜通量之间的关系.试验结果表明:纳滤膜对含锰废水有良好的处理效果,一级纳滤膜对Mn2+离子的平均截留率大于98％;浓缩倍数和膜通量随操作压力的升高而升高,2.0 MPa时,浓缩倍数可以达到8.2倍,膜通量可达到28～32 L/(m2·h).一级纳滤产生的纯水用反渗透膜进一步处理,反渗透膜对Mn2+离子的截留率在97％以上,纯水Mn2+离子浓度在0.5 mg/L以下,可以达标排放.     

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.     

聚醚砜基膜热稳定性对复合纳滤膜性能的影响

研究聚醚砜超滤基膜的热稳定性对界面聚合法制备复合纳滤膜性能的影响.加入TiO_2纳米粒子可显著改善超滤膜的热稳定性,并随着基膜中TiO_2的增加,超滤基膜的热稳定性也随之增加.基膜TiO_2含量增至8%时,纳滤膜的水通量从27 L/(m~2·h)逐渐增加到38 L/(m~2·h),对NaCl的截留率从48%增加到58%,而对MgSO_4的截留率保持不变.研究表明,提高微滤基膜的热稳定性有助于提高复合纳滤膜的水通量和截留率.     

以碳酸氢铵为致孔剂的木质素磺酸铵耐溶剂复合纳滤膜的构筑及性能调控研究

以木磺铵为水相单体,与正己烷的均苯三甲酰氯溶液在乙二胺交联的聚醚酰亚胺膜表面发生界面聚合反应,制备了木磺铵耐溶剂复合纳滤膜.为提高膜通量,选择碳酸氢铵作为致孔剂.结果证明,通过调节碳酸氢铵的加入量可以提高木质素磺酸铵复合纳滤膜的通量.优化后的纳滤膜NF-2AL-1.5N分离10 mg/L考马斯亮蓝R250的二甲亚砜溶液,在48 h分离过程中,膜的渗透率保持在2.4 L/(m~2·h·MPa),截留率稳定在92%左右,说明所制备的复合纳滤膜在二甲基亚砜体系中具有稳定的耐溶剂性能.研究结果为提高耐溶剂纳滤膜分离性能提供了一条富有潜力的路径.     

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.     

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。     

基于有机溶剂的中空纤维纳滤膜微结构调控

聚酰胺分离层的微结构调控是制备高性能纳滤膜的关键.通过改变溶剂类型调控水相单体在反应界面的溶解和扩散能力,进而改变界面聚合反应进程,获得了具有相对疏松的粗糙三维图案化分离层结构.结果表明,疏松的分离层赋予纳滤膜较高的单/二价盐选择性,对Na_2SO_4和NaCl的截留率分别为94.8%和17.6%;粗糙的膜表面显著提升了水接触面积,对Na_2SO_4水溶液的水通量达到42.6 L/(m~2·h),为具有常规表面形貌膜的3倍.     

交联法制备聚酰亚胺中空纤维纳滤膜

以不同分子量的聚乙烯亚胺(PEI)和小分子二元胺作为交联剂,对聚酰亚胺(PI)中空纤维膜进行化学交联来制备耐溶剂纳滤膜.考察了PEI分子量和交联时间对膜分离性能的影响.结果表明,膜分离性能随PEI分子量的增加变差,随交联时间的增加变好.用PEI600作为交联剂,交联时间为4h时,膜的纯水通量为8.3L/(m~2·h·MPa),对PEG1000的截留率为97.0%.3种小分子交联剂中,用乙二胺交联膜的分离性能较好,纯水通量为25.8L/(m~2·h·MPa),对PEG1000的截留率为82.6%.纳滤膜对药物三七总皂苷体系有良好的分离性能.     

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.     

PA/PMIA复合纳滤膜的制备及性能研究

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为膜材料，LiCl和水为添加剂，N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂，通过相转化法制备PMIA超滤基膜.以哌嗪(PIP)为水相单体，均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体，通过界面聚合法制备PA/PMIA复合纳滤膜.考察了单体浓度对复合纳滤膜渗透分离性能的影响，结果表明，当单体浓度增加时，复合纳滤膜的水通量下降，Na₂SO₄的截留率增大；水相单体PIP质量分数为0.5%,油相单体TMC质量分数为0.07%,反应时间为30 s,后处理温度为70℃,后处理时间为3 min时，所制备的PA/PMIA复合纳滤膜的水通量为508.9 L/(m²·h·MPa),Na₂SO₄截留率为98.24%,酰胺(PA)层厚度为40 nm,接触角为44°;PA/PMIA复合纳滤膜在有机溶剂和酸碱中浸泡30 d后，仍保持稳定的Na₂SO₄截留率.     

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.     

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.     

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.     

纳滤膜材质对高含盐体系中有机物截留性能的影响研究

为获得纳滤膜材质对高含盐体系中有机物截留性能的影响规律,采用截留分子量相近的有机纳滤膜和陶瓷纳滤膜对模拟高含盐体系中有机物的截留性能进行研究比较,考察运行时间、盐浓度、跨膜压差、有机物浓度等因素对截留效果的影响.结果表明,两种纳滤膜运行30 min后截留性能即可稳定;随着盐浓度的增加,膜的渗透通量和膜对有机物的截留率都下降,其中陶瓷纳滤膜对有机物的截留效果优于有机纳滤膜;有机物浓度和跨膜压差对两种膜的截留性能影响较小.因此,在高含盐体系中,截留分子量相近的陶瓷纳滤膜相比于有机纳滤膜,前者具有更大的通量和更高的有机物截留率.     

荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备及表征

以聚四氟乙烯(PTFE)平板膜为基膜,对其进行亲水改性后,以支化聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)为主要单体,通过界面聚合制备了荷正电聚四氟乙烯复合纳滤膜。采用红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜和固体表面Zata电位分析仪研究了复合纳滤膜的表面化学结构、微观形貌和荷电特性,结果表明,在亲水PTFE基膜表面形成了致密的多层结构,复合纳滤膜在pH为中性的条件下呈现荷正电。通过优化制备条件,复合纳滤膜对MgCl_2溶液的截留率达到95.7%,水通量为13.47 L/(m~2·h)(测试液浓度1000 mg/L,操作压力0.4 MPa)。此外,测试复合纳滤膜对不同盐溶液的截留率大小顺序为MgCl_2(95.7%)MgSO_4(90.7%)Na_2SO_4(77.5%)NaCl(58.1%),对聚乙二醇(PEG)的截留相对分子质量为402。研究表明制备的复合纳滤膜在硬水软化领域具有潜在的应用价值。     

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.     

Ti3C2Tx(MXene)掺杂薄层复合纳滤膜的制备及其性能研究

通过氟化锂/稀盐酸刻蚀钛碳化铝合成单层二碳化三钛(Ti_3C_2T_x)纳米片,进而采用界面聚合方法制备一种MXene (Ti_3C_2T_x)掺杂的聚酰胺(PA)薄层复合纳滤膜,并对其渗透分离性能进行研究.以哌嗪(PIP)、Ti_3C_2T_x混合分散液作为水相、均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液作为有机相,在聚醚砜(PES)超滤膜支撑层上进行界面聚合,获得Ti_3C_2T_x掺杂的薄层复合纳滤膜.对Ti_3C_2T_x掺杂的薄层复合纳滤膜的微观结构、化学成分、表面润湿性、表面电荷特征进行详细的测试与表征,并考察了Ti_3C_2T_x掺杂量对复合纳滤膜表面微观结构和分离性能的影响.结果表明,聚酰胺皮层中Ti_3C_2T_x的掺杂增加了膜表面的粗糙度,降低了聚酰胺皮层的厚度,提高了膜表面的亲水性及负电性,并在硫酸钠盐截留率保持98%的同时提高了纳滤膜的纯水通量.