壳聚糖复合正渗透膜及其分离乳化油废水研究

研究以壳聚糖(CS)为正渗透(FO)膜成膜材料,以聚酯筛网为支撑材料,经过交联、碱液浸泡得到CS复合FO膜(CS-FO膜)。并将其用于石油醚乳化油废水的分离。结果表明,该CS-FO膜分离层为单一均质膜,具有良好的热稳定性和亲水性;该膜具有良好的渗透性能,以NaCl为驱动液时,其平均渗透水通量可达30 L/(m~2·h),截盐率可达到97%。分离乳化油废水时,膜面流速和乳化油废水含量均会影响膜的分离性能,膜面流速越大膜的渗透通量越大;废水乳化油含量越高,膜的通量越低。对质量浓度1.0 g/L的乳化油废水连续分离5 h后其水通量可维持在12L/(m~2·h),对乳化油的截留率可达到96.8%,这说明该FO膜在分离乳化油废水方面具有一定的应用前景。     

聚丙烯中空纤维膜表面接枝苯乙烯磺酸钠的研究

以二苯甲酮为光敏剂,通过紫外光辐照引发将苯乙烯磺酸钠接枝到聚丙烯中空纤维膜表面。考察了苯乙烯磺酸钠单体质量分数、光敏剂质量分数对接枝率的影响。利用红外光谱和扫描电子显微镜对接枝中空纤维膜的表面化学组成和形貌结构进行表征,通过水接触角和中空纤维膜的水通量研究接枝前后中空纤维膜的亲水性。结果表明,当接枝率为13.3%时,膜的水接触角由原膜的110°减小至46°;当接枝率为9.0%时,水通量增加到102 L/(m2·h),亲水性得到了显著提升。     

2,2'-氧代双乙胺改性复合纳滤膜的亲水性研究

使用聚砜超滤膜为基膜,以亲水二胺单体(2,2'-氧代双乙胺)为添加剂,与哌嗪以不同比例混合作为水相溶液,通过界面聚合反应制备出高亲水性的聚酰胺/聚砜纳滤复合膜。通过红外表征膜的表面化学结构;静态水接触角测试表征膜的表面亲水性能;渗透性能测试表征了原膜及改性膜的水通量和盐截留性能。结果显示,随着2,2'-氧代双乙胺单体含量增加,膜的亲水性能越好,改性膜的水接触角最低可达到32°;在氧代双乙胺质量分数0.67%,测试压力为0.7 MPa,温度为25℃条件下,改性膜对2 g/L的MgSO_4水溶液水通量为35.6 L/(m~2·h),盐截留率达到90%。     

添加剂共混CA正渗透膜的制备及抗污染性研究

分别以ZnCl_2、乳酸、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,利用相转化法对醋酸纤维素(CA)正渗透膜进行共混改性。通过扫描电镜(SEM)表征、水通量和截盐率及污染物牛血清蛋白(BSA)与膜之间粘附力的测定等手段研究了添加剂种类及含量对正渗透膜结构、分离性能及抗污染性能的影响。结果表明:3种添加剂对CA膜的分离性能及抗污染性能均有明显提高,其中ZnCl_2含量为2%时,膜性能最佳,其纯水通量达到15.7 L/(m~2·h),截盐率达到99.99%,通量恢复率为96.5%。随着添加剂含量的增加,膜的亲水性增大,纯水通量先增大后减小,但截盐率则因添加剂种类的不同,没有统一的变化趋势。     

聚乳酸/氧化石墨烯复合膜的制备及生物相容性研究

通过非溶剂诱导相分离技术制备聚乳酸/氧化石墨烯复合膜(PLA/GO),探究GO的含量对PLA膜孔隙率、亲水性和生物相容性的影响。通过SEM分析和XRD测试,证实GO成功加入PLA基体。相比于PLA膜,当GO掺杂含量为0.25%时,复合膜的拉伸强度为34 MPa;膜水接触角达到最小值为68.5°,水通量达到最大值为340.5 L/(m2·h),APTT值为88 s,PT值约为23.5 s,表明复合膜具有较好的抗凝血性能。     

TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜的制备与性能表征

采用非溶剂致相分离法制备TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜,利用傅里叶红外吸收光谱技术、扫描电镜表征了膜的化学组成及微观形态,考察了添加纳米TiO_2粒子对PVDF膜的纯水通量、截留率、机械强度、孔隙率及亲水性等性能的影响。结果表明,与未添加纳米TiO_2粒子的膜相比,其微观结构、亲水性及膜性能均有显著提高;纳米TiO_2粒子的添加有效改善了膜的亲水性及机械强度,但过量添加会造成团聚,从而影响膜的分离性能。纳米TiO_2粒子的质量分数为1%时制得的膜综合性能为优,纯水通量达到了524.3 L/(m2·h),BSA截留率达到了96.3%,拉伸强度为2.69 MPa,断裂伸长率为182%,表面纯水接触角为65.4°,孔隙率为77.9%。     

聚偏氟乙烯复合膜的抗污染改性探究

为改善制约膜技术发展的因素之一的膜污染问题,对一种聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜进行了抗污染改性研究,通过对改性膜的微观结构、机械强度、水接触角、水通量等进行分析,探讨了铸膜液溶剂、致孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及氧化石墨烯(GO)对共混膜的性能影响。结果表明,添加质量分数1.5%的PVP及质量分数0.15%的GO的PVDF复合膜的水接触角从68.8°减小为54.5°,水通量高达10.55 m3/(m2·h·MPa),而且改性膜对污染物的截留率和通量恢复率都获得了提升,其抗污染能力增强。     

丙烯酰胺接枝聚丙烯多孔膜及其水解后的性能

采用丙烯酰胺接枝法对聚丙烯(PP)多孔膜表面进行亲水化改性,考察了硝酸浓度、接枝时间以及水解时间对膜结构和性能的影响。随硝酸浓度增加,接枝度先增后降,膜表面的水接触角先减小后增大;随接枝时间延长,接枝度先增加后几乎不变,水接触角先减小后趋于恒定;随水解时间延长,接枝度几乎不变,而水接触角先减小后趋于恒定。优选的亲水化改性条件下,PP多孔膜的接枝度为1 147μg/cm2,水接触角由124°降至47°。过膜压差为0.5MPa时,聚酰亚胺/PP纳滤复合膜的纯水通量和对1 g/L的Na2SO4溶液的截留率分别可达11.89 L/(m2·h)和92.86%。     

微量间苯二胺对聚哌嗪酰胺复合纳滤膜性能的影响

用间苯二胺作为水相第二单体,研究了微量间苯二胺对聚哌嗪酰胺复合纳滤膜性能的影响。间苯二胺添加质量分数为0~0.05%,研究了该变量对纳滤膜盐截留率、水通量、表面形貌、水接触角的影响。结果表明,随着微量间苯二胺添加,纳滤膜对氯化钠的截留性能明显上升(34%至90%),水通量明显下降(112 L/(m2·h)至23 L/(m2·h)),膜亲水性下降。X射线光电子能谱结果表明,微量间苯二胺的添加,使得复合层交联度上升,从而进一步引起上述膜性能变化。因此,在纳滤膜生产中,微量间苯二胺可以作为水相的第二单体调控纳滤膜的性能,同时应避免间苯二胺污染引起的膜性能波动。     

NaA/PAN复合膜渗透汽化分离DMF/H_2O溶液的性能研究

采用流延法制备大面积的NaA/PAN分子筛复合膜,并用于渗透汽化分离二甲基甲酰胺/水(DMF/H2O)溶液。考察了料液组成、进料量和操作温度对膜分离性能的影响。实验结果表明:渗透通量随着温度的升高而增大,在DMF质量分数为20%,操作温度为24℃,料液量为1.5 m3/h,膜后侧压力为500 Pa的条件下,NaA/PAN膜的渗透通量达到1.84 kg/(m2·h),分离因子为11.5。     

MCM-48改性三醋酸纤维素正渗透膜的制备及性能表征

采用模板剂法合成了具有三维孔道结构的MCM-48二氧化硅纳米球形颗粒。将MCM-48分散到含三醋酸纤维素(CTA)的铸膜液中,通过相转化法制备了MCM-48\CTA正渗透复合膜。复合膜的表征数据表明,MCM-48成功的掺杂到CTA膜中,而且随着MCM-48含量的增加,膜的亲水性增强,孔隙率增大。正渗透实验结果表明,以纯水为原料液,1 mol/L NaCl为汲取液时,与纯CTA膜相比,MCM-48\CTA膜水通量增加一倍,达到了14.2 L/(m~2·h),反向盐通量为0.15 mol/(m~2·h)。表明,MCM-48纳米颗粒可以有效的优化CTA正渗透膜的分离性能。     

光照溴化诱导接枝聚合两步法对PAN/PSU共混膜的表面改性

采用表面光接枝改性方法对聚丙烯情/聚砜(PAN/PSU)共混膜进行改性,对PAN/PSU共混膜进行光照溴化和紫外诱导接枝聚合丙烯酸,测定了膜的红外光谱、水通量和牛血清蛋白(BAS)截留率.结果表明:紫外光照溴化3 b后,PAN/PSU膜的结构即破坏,膜表面产生了C-Br键;随溴化程度增加,膜的水通量从67 L/(m2·h)下降到48 L/(m2·h),膜的BAS截留率从85%上升到92%;紫外诱导接枝聚合丙烯酸过程中,仅有少量溴参与改性.处理时间小于1 h,膜的分离特性未有明显改变;延长改性时间,膜的水通量降低,截留率升高.     

新型气隙式膜蒸馏组件盐水浓缩的试验研究

利用新型气隙式膜蒸馏组件对氯化钠溶液进行膜蒸馏试验研究。考察了进料温度、流速、浓度对膜通量、造水比和截留率的影响。结果表明,膜通量和造水比随着进料温度T3升高而增大,随着进料浓度的增加而减小;料液流量增加时膜通量增大,造水比降低;试验过程中截留率基本保持不变,稳定在99.8%以上。当料液浓度为3.0%,进料温度T1为30.0℃,T3为95.0℃、流量为7.0 L/h时,膜通量为4.1 L/(m2·h),造水比为7.0,截留率可达99.8%,经过60 d浓缩试验后,膜通量、造水比和截留率均保持稳定。     

MBR处理食品加工废水过程中亲水性PVDF膜性能研究

采用亲水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜制成膜组件,通过膜生物反应器(MBR)法处理食品加工废水,研究其处理废水性能,并探讨MBR反应器中膜的过滤及抗污染性能。结果表明,所采用的PVDF膜的孔径为0.22~0.30μm,新膜的水接触角在8 s左右由70°降至0°,0.1MPa下膜初始纯水通量为1 581L/(h·m2);在经过沉淀处理的污水进水的COD和浊度分别为400~800mg/L和90~110度、在HRT为10 h的条件下,MBR抽滤出水的COD和浊度分别为40~50mg/L和3~7度,膜组件在MBR反应器中不进行反冲、仅采用常规曝气冲刷-间隙抽滤的条件下运行30 d,膜在30kPa下的平衡过滤通量为30~40L/(h·m2),显示出良好的抗污性。     

疏水性陶瓷复合膜的制备与油水分离性能研究

采用聚四氟乙烯粉末与氧化铝平板陶瓷膜进行高温烧结改性的方式,制备了有较高疏水性的陶瓷复合膜。通过扫描电镜、能谱仪、红外光谱及静态接触角测量仪研究了复合膜的表面形貌和化学结构。结果表明,制备的疏水性陶瓷复合膜在油中的疏水性能变化不大,能够较好的应用于油水分离。增大操作压力、料液温度或降低水含量都可以增加膜的渗透通量。当操作压力为0.1 MPa、混合液温度为25℃,水的质量分数为3%时,制备的疏水性陶瓷复合膜的渗透初始通量为12 L/(m~2·h),截留率可达98.75%。     

聚四氟乙烯复合微滤膜的制备及性能表征

为解决聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜大孔缺陷和表面亲水性差的问题,采用亲水性PTFE平板膜作过滤层,PTFE中空纤维膜作支撑层,通过裹缠的方法制备PTFE复合微滤膜。实验中最佳的拉伸倍率为300%～200%,在此拉伸倍率下,PTFE复合膜孔径分布均匀,最可几孔径为0. 35μm,最可几孔径占比为75. 9%,最大孔径小于0. 4μm,孔隙率大于80%,拉伸强度达到了9. 15 MPa,爆破强度大于0. 3 MPa,PTFE复合膜过滤层接触角为70°,纯水通量为1 107 L/(m2·h)。     

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。     

三乙酸纤维素正渗透膜的制备与性能

以三乙酸纤维素（CTA）为膜材料,1,4-二氧六环、丙酮为溶剂,甲醇、乳酸为添加剂,采用相转换法制备了三乙酸纤维素正渗透膜。研究了不同1,4-二氧六环/丙酮配比、添加剂乳酸含量、挥发时间、膜厚度、热处理温度条件下正渗透膜性能的变化规律。研究表明,当采用纯水为原料液,0.56mol/L CaCl2为汲取液时,优化制备的CTA正渗透膜的水通量达到14.10L/(m2?h),溶质反扩散量为0.031mol/(m2?h);采用0.1mol/L NaCl为原料液,4mol/L葡萄糖为汲取液时,优化制备的CTA正渗透膜的水通量保持在5L/(m2?h)以上,对NaCl的截留率大于99%。CTA正渗透膜相比于HTI膜,具有较高的亲水性、水通量、截留率,稳定性更好。     

两种支撑材料对PVDF膜微观结构和性能的影响

选用2种无纺布(W₁、W₂)作为膜支撑材料，通过非溶剂致相分离(Nips)法制备聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜，利用扫描电子显微镜、接触角测试仪对无纺布和膜的形貌和亲水性进行分析，分析支撑材料的表面形貌和亲水性对PVDF膜微观结构、抗污染、水通量和剥离强度的影响。结果表明，W₂的纤维直径较大，呈三维排列的网络几何结构，纤维间的结合更紧密。与W₁相比，W₂接触角增大至96°,虽然支撑材料的亲水性降低，但是，以W₂为支撑材料制备的PVDF膜综合性能最佳，纯水通量为910 L/(m²·h),通量恢复率为98.4%,无纺布与膜的剥离强度为244 N/m。在相同刮膜条件下，以W₁为支撑材料制备的膜纯水通量为230 L/(m²·h),通量恢复率为80.6%,剥离强度为160 N/m。因此，将密度小、质量大的无纺布(W₂)作为支撑材料，能提高PVDF平板膜的综合性能。     

微絮凝-金属膜过滤工艺处理微污染水源水

采用微絮凝-金属膜过滤组合工艺,以模拟的微污染水源水为处理对象,研究组合工艺对水中污染物的去除效果。混凝剂聚合氯化铝(PACl)投加量为25 mg/L,选用0.1μm和0.3μm孔径的金属膜滤芯,膜通量为700L/(m~2·h)。结果表明,微絮凝-金属膜过滤工艺中0.1μm和0.3μm金属膜对浑浊度的去除率分别为98.0%和97.3%,对COD_(Mn)的去除率分别为73.6%和63.7%;一个运行周期中金属膜跨膜压差由0 MPa增加到0.25 MPa;FT-IR检测结果表明膜表面形成的滤饼层中含有亲水性基团;接触角由初始83.1°降低到过滤后5.4°,膜表面亲水性增强。