GO-PTFE复合膜强化膜蒸馏深度处理焦化废水

为了提高膜的抗污染抗润湿性能,采用表面涂覆法将氧化石墨烯(GO)结合在聚四氟乙烯(PTFE)膜表面,制备亲水-疏水复合膜用于膜蒸馏深度处理焦化废水,并对比了改性复合膜与未改性原膜的表面特性和膜蒸馏效果,分析了GO表面改性对膜蒸馏效果的强化机制。结果表明,膜表面经过GO改性后接触角由144.2°下降至103.9°,且表面出现羟基、羧基等亲水性官能团,说明膜表面亲水改性成功。GO-PTFE复合膜相比原膜通量提高了36.6%,产水电导率保持在25μS/cm,出水的荧光峰强度明显减弱,说明GO-PTFE复合膜能有效截留焦化废水中的无机盐和有机物,相比原膜的抗污染抗润湿性能显著提高。这种强化过程主要归因于GO良好的亲水性、导热性和特有的纳米孔道对污染物的截留效应。     

亲水和疏水改性膜的抗结垢和润湿能力的对比

膜蒸馏过程受料液盐度的影响较小，可以处理高矿化度的矿井水，但膜污染和润湿制约其工业化应用。本文首次全面比较了两种商业化的疏水膜，即平板聚四氟乙烯（PTFE）和聚偏氟乙烯（PVDF），以及分别进行亲水和疏水表面改性后制备的PVA-PAA/PTFE和Teflon/PVDF两种复合膜，在直接接触式膜蒸馏（DCMD）中浓缩饱和硫酸钙溶液时的结垢和润湿程度。重点分析了两种基膜和复合膜的结垢和润湿机理，探讨它们在矿井水浓缩中的应用潜力和最佳膜结构。实验结果显示，饱和硫酸钙浓缩过程中，膜表面结垢是主要影响因素，PTFE膜和PVDF膜尽管膜微观结构差别巨大，但抗结垢能力接近；Teflon/PVDF复合膜因其表面有滑移特性而表现出完美的抗结垢性能，PVA-PAA/PTFE复合膜尽管有致密的亲水表面，抗结垢能力并不强。     

亲水/疏水复合膜强化膜蒸馏深度处理工业废水的研究进展

工业废水中通常含有多种疏水性有机污染物及表面活性剂,传统疏水微孔膜用于膜蒸馏处理工业废水的过程中,这些污染物容易沉积在膜表面引发膜污染和膜润湿,导致膜蒸馏过程的低效甚至失败。亲水/疏水复合膜是一种表层亲水而底层疏水的非对称膜材料,可通过在膜表面形成水合层减缓污染物的吸附累积,同时保留疏水基底膜对污染物的高截留率,用于膜蒸馏过程可有效强化其处理复杂工业废水的效果。本文概述了构筑亲水/疏水复合膜的仿生学原理与表面润湿理论,介绍了复合膜常用的制备方法,重点分析了多种亲水材料改性制备的复合膜用于膜蒸馏深度处理工业废水的强化效果及强化机制,认为复合膜表面形成的亲水层可有效抑制工业废水中疏水性污染物与膜表面的疏水-疏水相互作用,减轻膜污染及膜润湿倾向,提高污染物截留效率,而氧化石墨烯等亲水物质可加速水分子通过,提升膜蒸馏产水通量。最后指出未来亲水/疏水复合膜的发展可以通过建立污染物在复合膜中的传递模型,进一步探究复合膜对工业废水处理过程的强化机制,通过优化调控复合膜结构,提升复合膜对工业废水中多种污染物的截留率和抗污染性能,实现膜蒸馏抗污染性、截留率和产水通量的同步提升,并通过开展中试研究验证复合膜用于工业废水深度处理的经济性和长期稳定性。     

膜蒸馏用PVDF抗复合污染膜的制备与测试

为提高膜的抗污染能力,对聚偏氟乙烯（PVDF）平板膜进行表面涂覆改性,得到超疏水PVDF平板膜,再将超疏水PVDF平板膜进行表面亲水化改性,制备出超疏水/亲水复合PVDF膜。当PVDF的质量浓度为2%、聚乙二醇（PG）的质量浓度为39%、涂敷液温度为50℃、蒸发时间为10 s、凝固浴温度为60℃时,超疏水PVDF平板膜接触角达到154.8°。表面亲水改性制得的PVDF超疏水/亲水复合膜的接触角为41°。然后研究了超疏水PVDF平板膜和PVDF超疏水/亲水复合膜的抗膜污染性能。结果显示,超疏水PVDF平板膜具有优良的抗无机污染性能和一定的抗有机污染性能;PVDF超疏水/亲水复合膜不仅具有优良的抗无机污染性能,而且其抗复合污染性能尤其是抗有机污染性能得到明显提升,为进一步构建高性能膜蒸馏抗污染膜提出了一个可行的技术方向。     

PVDF-PFTS/SiO2膜制备及抗混合污染性能

采用表面接枝技术制备了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜,通过扫描电子显微镜（SEM）和红外光谱（FTIR）分析了膜污染前后的表面结构和组成,考察了直接接触式膜蒸馏（DCMD）装置出水电导率和膜通量的变化,利用XDLVO理论分析了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜的抗混合污染性能和机理。结果表明：在1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三氯硅烷（PFTS）和SiO₂共同作用下,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面形成微纳米复合乳突结构,水接触角（WCA）由99°增至155°。与PVDF基膜相比,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜对混合污染物具有较好的抗污染性能;连续运行10h,膜通量和截留率分别保持在10.06kg/(m²·h)和99.80%。XDLVO理论分析表明,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面与污染物之间的作用力由引力转变为斥力是其抗混合污染性能增强的主要原因之一。     

超疏水聚偏氟乙烯复合微孔膜的制备及性能

提出了一种超疏水聚偏氟乙烯（PVDF）复合微孔膜的制备方法。以相转化法制备的PVDF膜为基膜,通过恒压过滤将多壁碳纳米管（MWCNTs）沉积到PVDF基膜表面,再经聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液修饰,可制得接触角达162°、滚动角约10°的PVDF复合微孔膜。用原子力显微镜和扫描电镜对膜表面进行结构分析,并测试了膜的接触角、气通量和机械强度等性能,考察了MWCNTs及PDMS浓度对膜结构和性能的影响。研究表明,CNTs在具有微米级粗糙度的基膜上强化了纳米结构,提高了膜的粗糙度,PDMS降低了膜的表面能,二者协同作用使复合膜的接触角大幅提高,滚动角显著下降。与高度疏水的PVDF基膜相比,PVDF复合膜的疏水性大幅提高,断裂伸长率加倍,在模拟海水真空膜蒸馏过程中,保持了较高的传质通量和截留率,具有更好的操作稳定性和抗污染性能。     

PVDF/PEI-EDA亲疏水复合膜的制备及其抗污染性能

为解决疏水性污染物对膜的污染问题,利用静电纺丝的方法制备了具有抗污染性能的聚偏氟乙烯/聚醚酰亚胺-乙二胺(PVDF/PEI-EDA)亲疏水复合膜,对其进行了表征;以含疏水性污染物(油污)的Na Cl水溶液作为进料溶液进行了直接接触式膜蒸馏脱盐和抗污染实验,并与商业的PVDF疏水膜进行了对比。结果表明,复合膜厚度为340μm,平均孔径0.677μm,孔隙率72.4%;膜表面呈纳米纤维状,具有明显的酰胺基团,膜表面在空气中水接触角为5.6°,在水相中的油接触角为143°。复合膜蒸馏运行稳定,脱盐、抗污染膜蒸馏平均通量分别为5.5、4 kg/(m~2·h),可以有效的防止疏水性污染物(油污)的污染。而商业的PVDF疏水膜膜蒸馏过程不能维持稳定运行。     

二氧化钛光催化膜分离耦合技术在水处理中的应用

通过水热法制备纳米二氧化钛,采用相转换法制备TiO_2/PVDF膜,将该复合膜用于光催化膜反应器中,以1 g/L牛血清蛋白(BSA)溶液模拟天然大分子废水,以截留率和膜通量为参数,采用无光截留-光催化降解交替运行方式研究其光催化性能与膜分离性能。结果表明,添加纳米二氧化钛能增大PVDF膜的亲水性,二氧化钛质量分数为3%的TiO_2/PVDF膜亲水性最好,对BSA的截留率达到93%;采用交替运行方式,无光时膜表面截留大量的BSA分子,膜通量减小,衰减率达到85%~90%,加光通纯水一段时间后,由于纳米二氧化钛光催化降解膜表面的BSA大分子,膜通量逐渐恢复,恢复率均达到86%;连续交替运行后,周期逐渐缩短,恢复率趋于稳定。说明TiO_2/PVDF膜用于光催化膜反应器中,将光催化技术与膜分离技术耦合,显著地恢复了膜通量,增加膜的使用寿命,同时避免了催化剂流失。     

Ag2CO3@PVDF/氧化石墨烯超滤膜及其分离性能

以聚偏氟乙烯（PVDF）为聚合物,氧化石墨烯（GO）为添加剂,聚乙烯吡咯烷酮（PVP-K30）为致孔剂,N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂配制铸膜液,借助相转化法制备了PVDF/GO膜（PGM）,并通过原位共沉反应在PGM表面沉积Ag₂CO₃得到Ag₂CO₃@PVDF/GO复合膜（AgC-PGM）;使用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、水接触角、纯水通量、BSA截留率和三维荧光光谱（3D-EEM）考察了膜材料的形貌、亲水性、水通量和分离性。结果表明,当添加GO为0.4%（质量）,AgNO₃（5.0 mmol·L^-1）与Na₂CO₃（2.5 mmol·L^-1）共沉反应3次得到AgC-PGM;与PVDF膜（132.8 L·m^-2·h^-1）相比,AgC-PGM呈现出较高的亲水性和纯水通量（237.4 L·m^-2·h^-1）,其纯水通量提高了78.8%,对BSA截留率稳定在75%以上;在过滤校区湖水时,AgC-PGM不仅凸显去除蛋白质污染的能力,且出水COD和UV₂₅₄达到自然水体一级标准。     

超疏水疏油改性PVDF膜用于膜蒸馏深度处理焦化废水

采用纳米SiO_2粒子协同全氟硅烷(17-FAS)对PVDF平板膜进行表面改性,通过接触角仪、扫描电镜、X射线能谱及傅里叶变换红外光谱进行表征,并采用该材料用于膜蒸馏深度处理焦化废水。结果表明,改性后水和乙二醇的接触角分别为154.8°和137.0°,膜材料表现出了超疏水和疏油性;膜表面形成多级粗糙度结构且表面官能团发生变化,证明成功制备出SiO_2/17-FAS/PVDF复合膜材料。复合膜膜通量稳定,明显改善了原膜膜通量衰减(下降约41%)。复合膜出水中总有机碳的质量浓度从未改性前(10.0±1.3)mg/L降低至(2.0±0.3)mg/L,且色度、浊度、NH4+-N含量、UV254各指标均优于原膜出水水质。实验表明,该复合膜具有良好的抗污染性能,对膜蒸馏处理焦化废水有一定的应用潜力。     

亲疏水性CuBTC/PVDF复合膜应用于膜蒸馏抗油实验

采用水热法合成亲水性的CuBTC金属有机骨架(MOFs)颗粒,采用聚乙烯醇(PVA)作为黏合剂,用抽滤的方法将CuBTC颗粒附载在聚偏氟乙烯(PVDF)膜上,之后用戊二醛(GA)对PVA进行交联,制备出表层亲水、底层疏水的CuBTC/PVDF复合膜。通过场发射电子显微镜、比表面积及孔径分析仪、接触角测量仪、孔径分析仪、X射线衍射仪等对CuBTC颗粒和不同CuBTC含量的复合膜的表面特征、结构形态和稳定性进行了表征。结果表明,CuBTC颗粒有着较大的比表面积和孔容,CuBTC颗粒可以牢固地抽滤在PVDF膜表面,热稳定性高且有较好的柔韧性。与抽滤前的PVDF膜相比,随着CuBTC颗粒的增多,膜厚度有所增加,孔径和孔隙率有所减小,但对其膜蒸馏膜通量的影响不大,且在CuBTC含量在0.6 g时表现出较好的性能。在以1 g/L原油和35 g/L氯化钠混合溶液为进料液对原膜和复合膜进行直接接触膜蒸馏抗油污实验,发现原膜很快被油污染堵塞毛孔,而复合膜具有良好的抗油污染能力,可以进行长期的膜蒸馏实验。     

紧实型GO/PVDF复合膜对有机染料的去除性能研究

采用氧化石墨烯(GO)改性PVDF膜，利用浸没沉淀相转化的方法制备了紧实型GO/PVDF复合膜，对膜的亲水性、纯水通量和表面Zeta电位等性能进行了考察，并选择罗丹明B和甲基橙分别代表正负电荷染料，对膜的吸附、脱附和截留性能进行了考察。结果显示，膜的纯水通量从45.10 L/(m²·h)增加到58.40 L/(m²·h)。GO含量为0.50%(质量)时(M2)，膜的综合性能较优。GO/PVDF复合膜对罗丹明B的吸附效果较好，1.5 d之后，M0~M3的吸附量分别为1.02、1.24、1.79和1.49 mg/g。乙醇对罗丹明B的脱色率达到80%以上。膜对甲基橙的吸附效果较差，M2的吸附量仅为0.46 mg/g，0.10 mol/L HCl溶液对甲基橙脱色率达到86%以上。膜对两种染料的截留率均保持在57.60%和57.20%以上。为纳米材料改性有机膜的制备以及对有机染料的去除提供了一定的科学依据。     

紧实型GO/PVDF复合膜对有机染料的去除性能研究

采用氧化石墨烯(GO)改性PVDF膜,利用浸没沉淀相转化的方法制备了紧实型GO/PVDF复合膜,对膜的亲水性、纯水通量和表面Zeta电位等性能进行了考察,并选择罗丹明B和甲基橙分别代表正负电荷染料,对膜的吸附、脱附和截留性能进行了考察。结果显示,膜的纯水通量从45.10 L/(m~2·h)增加到58.40 L/(m~2·h)。GO含量为0.50%(质量)时(M2),膜的综合性能较优。GO/PVDF复合膜对罗丹明B的吸附效果较好,1.5 d之后,M0～M3的吸附量分别为1.02、1.24、1.79和1.49 mg/g。乙醇对罗丹明B的脱色率达到80%以上。膜对甲基橙的吸附效果较差,M2的吸附量仅为0.46 mg/g,0.10 mol/L HCl溶液对甲基橙脱色率达到86%以上。膜对两种染料的截留率均保持在57.60%和57.20%以上。为纳米材料改性有机膜的制备以及对有机染料的去除提供了一定的科学依据。     

聚二甲基硅氧烷-聚偏氟乙烯共混膜制备及其渗透蒸发性能研究

为增强聚偏氟乙烯(PVDF)膜的疏水性能和膜选择性能,在PVDF基膜材料中添加了不同质量的聚二甲基硅氧烷(PDMS),制备了PVDF-PDMS共混复合膜。考察了PDMS、PVDF质量比对复合膜结构性能的影响,并用扫描电子显微镜、比表面积孔径分析仪、接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪等仪器对复合膜进行了表征;采用低含量苯酚水溶液研究了复合膜的渗透蒸发性能。结果表明,随着PDMS添加量的增加,复合膜的疏水性能、苯酚渗透通量以及分离因子都会逐渐增大,复合膜渗透蒸发性能明显优于未改性膜;在PDMS、PVDF质量比为1:10时,复合膜具有最好的形态结构,表面接触角达到82.92°,苯酚渗透通量为39.31 g/(m~2·h),分离因子增加到4.68。     

γ-Al2O3/TiO2混合纳米粒子改性PVDF超滤膜

为提高聚偏氟乙烯（PVDF）膜的亲水性和强度,将纳米二氧化钛（TiO2）溶胶和纳米氧化铝（γ-Al2O3）按不同比例与聚偏氟乙烯共混,采用相转化法制得共混超滤膜。考察了不同比例的混合纳米粒子对PVDF超滤膜的纯水通量、截留率、力学性能等的影响。并利用扫描电子显微镜（SEM）观察了膜的表面和内部微观结构,红外光谱分析（FTIR）和X射线衍射仪（XRD）考察纳米粒子在PVDF基体中的存在状态,通过对复合膜进行拉力测试研究混合纳米粒子对膜力学性能的影响,并使用接触角测量仪测定膜表面和水之间的接触角来定量分析比较膜表面的亲水性。结果表明,γ-Al2O3/TiO2混合比为1∶2时,膜的性能达到最优,孔隙率为74%,水通量为120 L/（m2.h）,截留率为93%,拉力最大负荷为35 N,拉伸应变为22%。     

膜蒸馏脱盐中膜污染与膜润湿的研究进展

膜蒸馏作为一种脱盐的新兴技术受到广泛关注。然而,因为实际水质组分复杂,可能含有如表面活性剂、油类物质、易结垢盐和有机溶剂等污染物,导致一般疏水膜在长时间运行情况下极易发生膜污染或者膜润湿,最终造成膜通量或截留性能降低。本文首先简述了不同种类的膜污染和膜润湿的特点及形成原因,并分析了膜污染和膜润湿之间的区别和联系。对膜蒸馏过程中膜污染和膜润湿的监测和预测手段进行了简要介绍,最后针对膜蒸馏脱盐过程,重点介绍了近几年国内外预防膜污染和膜润湿的研究进展。研究者一般从污染物与疏水膜的相互作用力着手对疏水膜进行表面改性制备全疏膜和Janus复合膜,避免污染物在膜面的吸附以及抑制表面或孔道润湿。越来越多的研究人员采用致密亲水膜的渗透汽化脱盐来从根本上避免疏水膜带来的润湿。除此之外,对进料液进行预处理也能显著延迟膜的污染和润湿,如混凝/沉淀、膜过滤、煮沸、pH调控等,还可通过改变进料方式、辅助外加磁场等措施控制膜表面局部区域的流体力学状态,减少污染物的附着。适当的膜后处理措施也能恢复膜性能。最后,文章指出了解决膜蒸馏中膜污染和膜润湿的研究方向。     

超亲水PVDF纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究

为解决聚偏氟乙烯(PVDF)膜分离含油废水时亲水性差、易被污染的问题，利用乙烯-co-马来酸酐共聚物(PEMA)的超润湿性能，先将PVDF和PEMA共混后通过静电纺丝制备出富羧基PVDF纤维复合膜，后在纤维表面原位生长微纳米CaCO₃颗粒对膜进行矿化处理得到超亲水PVDF纤维复合膜，并将其用于油水分离。探讨PEMA含量和矿化条件对纤维复合膜结构与性能的影响，明确膜微观结构、表面化学组成与膜油水分离性能、抗污染性能之间的关系。结果表明：当PEMA与PVDF质量比为1:4、经3次循环矿化后所制备的PVDF纤维复合膜具有最佳的亲水性能，水接触角从131.12°降至18.55°、在重力下纯水渗透通量为391.96 L/(m²·h)；膜具有优异的抗油粘附性能和水下驱油能力，对于正己烷/水、甲苯/水、石油醚/水、大豆油/水、二氯乙烷/水等混合物进行油水分离时效率均高达98.5%以上；10次循环油水分离实验和持续水洗实验表明该纤维复合膜具有很好的恢复性和亲水持久性。     

表面沉积化镁合金基底上超疏水聚偏氟乙烯微孔膜的制备与性能

用一步浸泡法制得表面沉积化镁合金板,再以此镁合金板为制膜基底,以聚偏氟乙烯（PVDF）/N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）/辛醇/水为制膜体系,采用干-湿相转化法制备了超疏水PVDF膜,该膜的水接触角可达160°。用粗糙度仪、扫描电镜、能谱仪、红外光谱仪等对镁合金表面和PVDF膜底面的微观结构、化学组成进行表征和分析。研究表明,一步浸泡处理过的镁合金表面生成了均匀的十四酸铁沉积物,该沉积物可在膜制备中部分嵌入膜底面,增加了膜底面的粗糙度,从而使PVDF膜的疏水性大幅提高。对PVDF膜的磨损试验表明,所制备的超疏水膜表面具备良好的机械稳定性。真空膜蒸馏实验表明,所制备的PVDF膜具有较高的通量和截留率,在运行中保持了更好的操作稳定性。     

IL/GO/PVP/PVDF改性膜处理重金属离子的研究

将离子液体（IL）1-乙基-3-甲基咪■六氟磷酸盐（[EMIM]PF₆）、氧化石墨烯（GO）、聚乙烯吡咯烷酮K30（PVP）、聚偏氟乙烯（PVDF）、二甲基甲酰胺（DMF）共混制备IL/GO/PVP/PVDF改性超滤膜。以IL/GO复合添加剂为变量,测试了膜对Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺ 3种重金属离子的截留率和抗污染率,并探究了离子浓度和pH对膜截留性能的影响。结果表明,IL/GO的添加降低了超滤膜接触角,有效提高了膜表面的亲水性。当IL/GO复合添加剂质量分数为4%/0.6%时膜的综合性能最佳,对Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺的截留率可达96.31%、97.72%、96.47%,受污染后通量恢复率为79.24%、85.70%、82.28%。     

聚偏氟乙烯纳滤膜制备及其处理模拟活性黑废水

为研制适用于染料废水处理的新型纳滤膜,以自制的PVDF膜为基膜,通过溶胶-凝胶方法在膜表面涂覆TiO2纳米颗粒层,然后再涂敷多巴胺/PEI层,以制备PVDF纳滤膜.考察了制备条件对膜的表面特性及过滤性能的影响.结果表明,TiO2和多巴胺/PEI可以顺序的涂覆在PVDF膜表面.表面涂覆后,膜的通量急剧下降,截留率大幅度上...