反渗透膜的制备与性能优化

在介绍反渗透膜材料的发展史的基础上,首先介绍了反渗透膜制备单体多元胺、多元酰氯的发展状况。其次介绍了反渗透膜性能优化的几种方法包括界面添加反应剂、提升支撑层厚度,优化孔型结构、表面改性、溶液表面涂敷和化学表面接枝法。通过上述方法与界面聚合相结合可改善膜的性能,提高反渗透膜水通量、脱盐率以及抗氯性、抗污染性能。最后介绍了纳米材料在反渗透膜中的应用及其发展现状。     

反渗透膜脱硼技术的研究进展

海水淡化技术是目前缓解水资源短缺的主流技术,随着人口增长、经济发展、工业扩张等多方面原因,海水中的硼浓度问题越来越受到人们的关注,摄入过量的硼酸会对人类健康,水生生物和农作物的生产造成不利的影响。因此,制备具有高脱硼的反渗透膜具有重要意义。本文通过对反渗透机理进行分析并介绍开发新型膜材料、优化界面聚合工艺和反渗透膜表面改性来提高反渗透膜对硼的去除。为制备高脱硼反渗透膜具有指导意义。     

多巴胺改性的聚酰胺低压反渗透膜性能优化研究

研究了界面聚合中多巴胺对聚酰胺低压反渗透复合膜性能的影响,对影响膜性能的其他重要参数,如水相溶液组份浓度、p H、有机相溶液组份浓度,进行了优化研究。采用全反射红外光谱和X射线光电子能谱仪对低压反渗透膜表面化学结构组成进行了分析;扫描电子显微镜和原子力显微镜则对膜表面微观形貌结构做了表征;此外对膜片的表面亲水性和荷电性也做了测试;分析了膜表面微观结构和脱盐性能之间的构效关系。     

反渗透膜的研究进展与展望

反渗透具有低能耗、高效率等突出优点,是目前应用最为广泛的分离技术之一。反渗透膜的性能是影响反渗透过程效率的决定因素,反渗透膜的研制一直是国内外膜领域的研究热点。特别是近年来,石墨烯、碳纳米管等新型材料展现出优异的水传递行为,成为新型反渗透膜材料的研究热点。本论文回顾了反渗透膜的研制发展历程,介绍了不同单体通过界面聚合反应成膜的研究进展,综述了国内外新型混合基质膜和无机分子筛反渗透膜材料及其成膜研究,最后提出了新型反渗透膜的研究方向。     

天津海淡所水滑石掺杂混合基质反渗透膜研究取得进展

正纳米材料由于其独特的粒径尺寸、孔道结构和界面性质,在优化膜结构和提高膜渗透性能方面展现出巨大潜力。其中多孔纳米材料中相互贯通的孔道可为水分子提供传递通道,将其引入芳香聚酰胺复合反渗透膜皮层,制备混合基质反渗透膜,可显著提高膜的渗透性能。基于上述理论,国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所膜技术与应用研究室开发了水滑石(HT)混合基质反渗透膜,利用水滑石中贯     

双胍基化聚乙烯胺改性制备抗生物污染反渗透膜

反渗透作为一种高效、低能耗的膜分离技术,在使用过程中极易受到生物污染的侵袭,造成膜性能不可逆下降。制备具有杀菌功能的反渗透膜可以有效缓解膜生物污染问题。采用二次界面聚合法,将合成的双胍基化聚乙烯胺（PVAmG）阳离子聚合物引入到初生反渗透膜表面,制备出具有杀菌功能的PVAmG改性反渗透膜。结果表明,改性后膜表面的微观形貌和润湿性变化不大,在中性条件下膜表面荷正电。PVAmG改性膜在不降低膜选择透过性能的同时,有效提高了抗生物污染性能。PVAmG改性膜与枯草杆菌和大肠杆菌连续接触4次后,膜面细菌死亡率每次均接近99.9%,表明PVAmG改性膜具有持久的广谱杀菌性。     

聚酰胺复合反渗透膜表面亲水化改性及性能影响

以丁二醇二缩水甘油醚、聚乙烯醇为单体,通过在聚酰胺复合反渗透膜表面进行交联亲水化改性处理,得到亲水性聚酰胺复合反渗透膜。考察了交联亲水化改性对聚酰胺反渗透膜形貌结构及性能的影响。以2000mg/L NaCl溶液作为进料液,在225psi压力下测试了反渗透膜片的选择渗透性能,同时在1000mg/L NaCl、150mg/L十二烷基磺酸钠(SLS)、1000mg/L牛血清蛋白料液条件下评价了膜片的抗污染性能。研究结果显示,通过对聚酰胺复合反渗透膜表面进行亲水化改性处理,膜片表面微观形貌结构出现明显变化,膜表面的粗糙度降低、亲水性增强,膜片的分离性能和抗污染性能得到明显的提升。     

反渗透膜有机污染的控制方法

综述了近年来反渗透膜有机污染控制方法的研究进展,其中进水预处理、优化操作条件、添加阻垢剂、膜表面改性和清洗对反渗透膜的有机污染均能进行有效的控制,提出了反渗透膜有机污染控制方法的研究方向。     

双胍基化聚乙烯胺改性制备抗生物污染反渗透膜

反渗透作为一种高效、低能耗的膜分离技术,在使用过程中极易受到生物污染的侵袭,造成膜性能不可逆下降。制备具有杀菌功能的反渗透膜可以有效缓解膜生物污染问题。采用二次界面聚合法,将合成的双胍基化聚乙烯胺(PVAm G)阳离子聚合物引入到初生反渗透膜表面,制备出具有杀菌功能的PVAm G改性反渗透膜。结果表明,改性后膜表面的微观形貌和润湿性变化不大,在中性条件下膜表面荷正电。PVAm G改性膜在不降低膜选择透过性能的同时,有效提高了抗生物污染性能。PVAm G改性膜与枯草杆菌和大肠杆菌连续接触4次后,膜面细菌死亡率每次均接近99.9%,表明PVAm G改性膜具有持久的广谱杀菌性。     

纳滤和反渗透膜形貌结构与膜性能关系探索

纳滤和反渗透膜表面形貌结构、亲疏水性的性质与膜脱盐率、水通量等性能存在一定关系。对几款商用纳滤、反渗透膜进行表面形貌结构、表面粗糙度、亲水性表征。结果表明,纳滤膜表面平整粗糙度低、亲水性强、脱盐率较低,但水通量高。反渗透膜表面存在大量疏松的峰谷结构,比纳滤膜粗糙度更大、亲水性强。对比两款海水反渗透膜,推测调整反渗透膜"叶片"大小和数量可调节反渗透膜的脱盐率和水通量性能。     

新型复合膜制备工艺研究

以间苯二胺(MPD)为水相单体，均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体，采用低温界面聚合方法在聚砜超滤底膜表面制备聚酰胺反渗透膜，无需传统烘箱热处理，考察了界面聚合过程中反应温度、水浴温度及时间对膜性能的影响。结果表明，水相温度为35℃、油相温度为50℃，90℃条件下水浴后处理1 min制备得到的膜性能最佳。该复合膜在25℃、1.05 MPa条件下，以1 500 mg/L的NaCl溶液为进料液进行性能测试，截留率为99.5%，水通量为70 L/(m²·h)，获得良好的分离效果。本研究提供低温界面聚合制备反渗透膜工艺的探索，可运用于海水淡化等领域。     

石墨烯改性复合反渗透膜的结构和性能研究

在聚砜铸膜液中加入石墨烯分散液(GDN),以纯水为凝固浴,采用浸没沉淀相转化法制备支撑层,并以界面聚合法制备复合反渗透膜,利用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜、接触角测量仪等技术对支撑层和复合反渗透膜结构和性能进行表征测试。结果表明,GDN可以有效提高多孔支撑层表面皮层厚度,当PS铸膜液中GDN添加质量分数为0.1%时,复合反渗透膜水通量最高,接触角最低,在牛血清蛋白水溶液中测试通量衰减幅度最小。制备的复合反渗透膜具有表面粗糙度小、亲水性好和耐污染能力强等优点。     

部分嵌入式静电自组装改性聚酰胺反渗透膜

针对聚酰胺反渗透膜(RO)抗阳离子表面活性剂污染能力差的难点,提出改变反渗透膜表面荷电性方法,以聚乙烯亚胺(PEI)的乙醇溶液为电解质溶液,利用部分嵌入式静电自组装法对聚酰胺反渗透膜进行改性。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、接触角和固体表面Zeta电位对改性反渗透膜的结构和性能进行表征。结果表明,FE-SEM图像显示膜表面形态没有发生变化;XPS元素分峰和含量分析证明了PEI成功组装在反渗透膜上;接触角验证了改性后膜的亲水性增加,Zeta电位证实了改性后膜的荷负电性减小。改性后膜通量和脱盐性能均增加,抗污染性能得到显著改善,并具有耐酸碱稳定性(pH 2～11)。     

反渗透膜脱硼技术研究进展

硼是生命体中必不可少的微量元素,但是摄入过量的硼会危害动植物的生长发育。在现有脱硼技术中,反渗透膜脱硼被认为最具应用前景,但受硼酸分子的分子直径小和不带电荷等影响,反渗透膜对硼的脱除仍不能满足实际要求,因此制备高脱硼反渗透膜具有重要意义。本文综述了近年来反渗透膜脱硼技术的研究进展,重点阐述了提高反渗透膜脱硼率的机制,主要思路包括优化反渗透膜结构和利用硼酸特殊性质;改善反渗透膜脱硼性能的有效途径包括开发新型膜材料,优化界面聚合工艺和物理化学法改性等;制备高脱硼反渗透膜的主要障碍是水硼传输的trade-off现象和缺少针对水和硼传输的模型。另外,硼酸分子具有独特的物理化学性质,可以借助硼酸分子研究聚酰胺反渗透膜的网络结构、水硼在膜内的传输机制和引起trade-off现象的因素。     

基于支撑层表面形貌与性质的薄层复合膜结构与性能调控研究进展

纳滤/反渗透膜常通过界面聚合法制备,具有薄层复合结构。为提升薄层复合膜的分离性能,可分别对其分离层、支撑层的结构与性能进行优化。但支撑层与分离层密切相关,支撑层表面形貌与性质将影响分离层的结构与性能。针对上述问题,归纳了支撑层表面形貌与性质对薄层复合膜性能的影响规律,综述了基于支撑层表面形貌与性质调控的薄层复合膜制备研究,发现支撑层表面孔隙率、孔隙密度和粗糙度的增加,表面平均孔径、亲水性的有效调节,表面反应基团的引入都会对复合膜的分离性能产生积极影响;同步精准调控支撑层的表面形貌与性质,可实现高性能薄层复合膜的制备。     

影响反渗透膜生物污染的因素及控制方法

介绍了关于反渗透膜的生物污染影响因素,包括微生物自身特征,膜表面特征及操作条件等对生物污染薄膜生长的影响,叙述了反渗透膜生物污染的控制方法,提出了目前反渗透膜抗生物污染的三大防治手段所存在的问题。认为反渗透膜抗生物污染的研究依旧应以微生物在反渗透膜表面的形成过程及吸附机理为主,从而研发出更具有针对性的新型抗生物污染膜材料。     

停留时间分布技术在膜分离应用中的研究进展

综述了停留时间分布(RTD)技术的基本原理及其在膜分离应用中的研究进展.总结了RTD技术在微滤膜、纳滤膜和反渗透膜中的应用,特别介绍了在卷式反渗透膜浓水侧的RTD响应信号.综述了RTD技术在表征膜器内流体流动和优化膜器性能方面的应用,指出了RTD技术可以应用的领域,如优化膜器设计、筛选性能最优的膜组件、检测膜系统运行中污染和结垢情况等.同时对RTD技术的发展作了展望.     

界面性能表征及对纤维增强复合材料的影响

简介了表征界面性能的方法,并从纤维的表面改性、消除残余应力和减缓界面区域的应力集中3方面介绍了界面性质对纤维增强复合材料的影响.研究表明:由于界面相的复杂性,纤维增强复合材料界面理论和界面优化的研究还存在许多有待于进一步研究和解决的问题,但在指导复合材料的工艺和性能改善上已经起到十分明显的作用.     

国内外海水反渗透膜技术发展现状

综述了国内外海水反渗透淡化膜所经历的3个发展阶段,对反渗透膜组件、材料发展状况进行了总结。还综述了目前新型无机、无机杂化以及有机复合反渗透海水淡化膜材料、性能的研究进展,介绍了代表未来反渗透膜发展方向的碳纳米管、分子筛、石墨烯等无机纳米粒子在反渗透海水淡化膜中的应用,总结了反渗透膜市场主流国内外厂家,简要介绍了我国“十二·五”期间海水淡化专项科技规划,并对反渗透膜技术未来发展进行了展望。     

海水反渗透膜耐氯及抗菌稳定性评价

提出一种海水反渗透膜耐氯及抗菌稳定性评价的方法,选取一种海因衍生物改性的海水反渗透膜,评价其性能的稳定性,并结合反渗透膜微观结构(表面形貌、表面电位、红外光谱、表面亲水性)的变化情况进一步揭示微观结构变化和对其宏观性能的影响。结果表明,经过4周海水工况及强氯化条件(质量浓度2 mg/L活性氯)下连续运行,反渗透脱盐率可保持在95%以上,水通量下降了57%,膜表面抑菌性一直保持在98%以上;从微观结构上看,膜表面功能团吸收峰没有发生明显变化,亲水性略有下降,表面电位相对具有较大变化,等电位点逐渐向高pH方向移动,微观结构的变化能合理解释膜的性能变化的原因。