聚酰胺纳滤膜对不同电性抗生素的去除及其机理研究

界面聚合法制备聚酰胺纳滤膜在去除水中抗生素方面有良好的应用前景,但其对带不同电性抗生素的去除效果及去除机理需进一步探究。本研究优化制膜条件：哌嗪溶液浓度为0.8wt%,均苯三甲酰氯溶液浓度为0.2wt%,反应时间为30 s。以带不同电性的氧氟沙星、环丙沙星和甲氧苄啶为特征抗生素,探究聚酰胺纳滤膜对抗生素的去除机理。结果表明,在聚酰胺纳滤膜去除三种抗生素过程中,孔径筛分作用占主导作用。在过滤初期,吸附作用可将截留率提高5%～12%。同时,由于聚酰胺纳滤膜带负电,在静电作用影响下,对荷负电氧氟沙星截留率最高,可达83.2%;对中性抗生素环丙沙星截留率次之,为82.7%;对荷正电甲氧苄啶截留率较低,为71.5%,表明静电排斥作用有利于抗生素的去除。     

氨基化氧化石墨烯界面聚合制备超薄复合纳滤膜

采用氨基化氧化石墨烯（NGO）为界面聚合水相单体,制备了超薄复合纳滤膜。研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征了NGO以及复合纳滤膜的化学组成和形貌。系统考察了水相单体浓度、有机相单体浓度对于制备的超薄复合纳滤膜性能的影响。该超薄复合膜在低压（0.2 MPa）下纯水通量可达27.8 L·m^-2·h^-1,对小分子染料有较高的截留率（甲基橙截留率74.8%,橙黄钠截留率96.0%,刚果红截留率98.5%,甲基蓝截留率99%）,对于无机盐的截留率较低（Na₂SO₄截留率21.4%,MgSO₄截留率10.7%,NaCl截留率5.3%,MgCl₂截留率1.5%）,展现出优异的染料/盐分离性能。同时制备的复合纳滤膜展现了较好的长周期稳定性以及抗污染特性。     

纳滤膜对PPCPs的截留机理研究

选用NF-C和NF-75两种纳滤膜对药物及个人护理品（PPCPs）进行纳滤实验，考察纳滤膜对PPCPs的截留机理。结果表明：纳滤膜去除PPCPs是由筛分作用、静电作用和吸附作用共同决定的。当PPCPs为非解离亲水性物质时，纳滤膜对PPCPs的去除机理主要为筛分作用；当PPCPs为非解离疏水性物质时，纳滤膜对PPCPs的去除机理为吸附作用。当PPCPs为可解离性物质时，纳滤膜对PPCPs的静电作用随着pH的升高而逐渐增强，纳滤膜的截留率逐渐升高。     

无机盐水溶液体系的纳滤膜分离实验研究

选择了NF45和SU200两种纳滤膜对1－1型（KC1、NaCl、LiCl)、2－1型MgCl2)、1－2型（K2SO4）及2－2型（MgSO4)等6种无机盐水溶液体系进行分离实验；考察了纳滤膜分离性能随操作压力、料液浓度及电解质种类等因素的变化所受到的影响。实验结果表明，纳滤膜对盐的截留率随操作压力的增加而增大，并趋向于定值（即膜的最大截留率，又称为膜的反射系数）；纳滤膜对盐的截留率随电解质种类的不同而改变，随盐浓度的增大而下降，但当盐浓度很高时，截留率趋向于一定值，该值并不等于0，说明与纳滤膜的孔径相比，不可忽视电解质离子大小的影响。     

纳滤膜脱除磷酸中金属离子的实验研究

湿法磷酸中含有大量多价金属离子，需要通过低成本、低污染的途径去除。纳滤膜已经在水处理中得到广泛应用，但对于酸性体系尤其是磷酸体系中金属离子脱除的研究还很少。通过对5种纳滤膜在磷酸中的分离性能进行研究，结果表明：随着磷酸浓度和温度的升高，纳滤膜对金属离子的截留率有不同程度的下降；选择分离层材质对纳滤膜在磷酸中的分离性能有很大的影响；纳滤膜的分离效果受到空间位阻、介电排斥、Donnan排斥多重机制相互作用的影响。在研究的商业膜中，NF4的分离性能受磷酸浓度和温度变化影响最小，且具有良好的酸稳定性。在30℃条件下，NF4对P₂O₅质量分数为20%的磷酸溶液中的Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺平均截留率均大于84.83%，对磷酸的截留率小于5%，在磷酸净化中有很好的应用前景。     

ZrO2-TiO2复合纳滤膜在模拟放射性废水中的应用

核工业、核研究及医疗等过程会产生大量的放射性废水,会对环境和生物体造成严重伤害,必须经过合适的处理后才能排放。采用高性能陶瓷纳滤膜处理模拟放射性废水,考察了跨膜压差、pH和离子浓度等操作参数对Co²⁺和Sr²⁺截留性能的影响,并对操作参数进行了优化。所用陶瓷纳滤膜材料为ZrO₂-TiO₂复合材料,截留分子量为500,纯水渗透率为270 L·m^-2·h^-1·MPa^-1。研究表明,陶瓷纳滤膜对Co²⁺和Sr²⁺两种离子的截留率随着跨膜压差的升高而增大,膜的渗透通量随着跨膜压差的增大呈线性增加。pH变化时,截留率在一定pH范围内先降低后升高,在等电点（pH=7）附近达到最小值;pH=3的情况下,两种离子的截留率均达到最高,Co²⁺和Sr²⁺的截留率均在99%以上,而纳滤膜渗透通量保持稳定。离子截留率和渗透通量均随进料浓度的增大而减小,在2000 min的连续循环操作过程中,陶瓷纳滤膜材料的渗透通量及其对Co²⁺和Sr²⁺的截留率均维持在较高水平。陶瓷纳滤膜在放射性废水处理方面展现出了良好的应用前景。     

低压耐污共混纳滤膜的研发及其对典型溶解性有机物的去除研究

采用相转化法制备掺杂介孔硅的共混纳滤膜。利用N2吸附-脱附和小角XRD测试对制备的介孔硅进行表征,结果证明共混膜中的掺杂材料为有序的介孔硅材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对制备的共混膜截面进行表征,结果表明介孔硅的添加能够明显改变膜的结构和均匀性。研究了共混纳滤膜的截留分子量和耐污性能实验,结果表明介孔硅的添加能够缩小膜的孔径,其中,0.2wt%、0.5wt%、1.0wt%掺量共混纳滤膜的膜孔半径为0.78~2.13nm;均匀性越好的共混纳滤膜水通量变化越小,水通量恢复率越高。考察自制共混纳滤膜对富里酸的去除效果,结果表明掺杂介孔硅的共混纳滤膜可以明显提高对富里酸截留率,截留率最高的0.2wt%共混纳滤膜效果明显优于商业膜NF-70。     

ZrO_2-TiO_2复合纳滤膜在模拟放射性废水中的应用

核工业、核研究及医疗等过程会产生大量的放射性废水,会对环境和生物体造成严重伤害,必须经过合适的处理后才能排放。采用高性能陶瓷纳滤膜处理模拟放射性废水,考察了跨膜压差、pH和离子浓度等操作参数对Co~(2+)和Sr~(2+)截留性能的影响,并对操作参数进行了优化。所用陶瓷纳滤膜材料为ZrO_2-TiO_2复合材料,截留分子量为500,纯水渗透率为270 L·m~(-2)·h~(-1)·MPa~(-1)。研究表明,陶瓷纳滤膜对Co~(2+)和Sr~(2+)两种离子的截留率随着跨膜压差的升高而增大,膜的渗透通量随着跨膜压差的增大呈线性增加。p H变化时,截留率在一定pH范围内先降低后升高,在等电点(pH=7)附近达到最小值;pH=3的情况下,两种离子的截留率均达到最高,Co~(2+)和Sr~(2+)的截留率均在99%以上,而纳滤膜渗透通量保持稳定。离子截留率和渗透通量均随进料浓度的增大而减小,在2000min的连续循环操作过程中,陶瓷纳滤膜材料的渗透通量及其对Co~(2+)和Sr~(2+)的截留率均维持在较高水平。陶瓷纳滤膜在放射性废水处理方面展现出了良好的应用前景。     

静电喷雾制备NH2-UIO-66(Zr)复合纳滤膜及其性能研究

利用静电喷雾方法成功制备了聚乙烯亚胺(PEI)/均苯三甲酰氯(TMC)荷正电纳滤膜,并在此基础上引入NH₂-UIO-66(Zr),进一步提升了复合纳滤膜的性能。通过FTIR、SEM、EDS、Zeta电位等表征手段研究了复合膜结构、形貌和表面电荷,并采用错流测试装置对不同重金属溶液进行分离性能测试。结果表明,当MOFs的添加量为0.01 wt%时,制备出的复合纳滤膜性能最优,通量为8.9 L·m^-2h^-1 bar^-1,对NiCl₂的截留率为90%,较空白纳滤膜的通量提高26%且未牺牲截留效果。此外,NH₂-UIO-66(Zr)复合纳滤膜对Cu Cl₂的截留效果大于90%,且稳定性较好,该工作为制备荷正电纳滤膜提供了参考。     

纳滤膜去除水中微量邻苯二甲酸酯的研究

邻苯二甲酸酯（PAEs）是一类环境雌激素,对人体健康造成严重危害。本研究运用纳滤膜处理水中微量PAEs,以最常用的邻苯二甲酸二乙酯（DEP）,邻苯二甲酸二丁酯（DBP）,邻苯二甲酸二环己酯（DCHP）,邻苯二甲酸二异辛酯（DEHP）为研究对象,研究压力、原水浓度、离子强度、和pH值等因素对其截留行为的影响。结果表明：纳滤技术是去除水中微量PAEs的有效方法,平均截留率在90%以上;纳滤过程中,截留率随物质分子量的增加而增加;影响膜性能的主要的因素是操作压力、离子强度和pH值,原液浓度对膜性能影响不大;最佳去除条件为：压力0.4MPa,pH=7,电导率为0.2μS/cm。     

紫外辐照接枝制备荷正电纳滤膜

通过在PEK-C微孔膜表面紫外辐照接枝甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）制备了一种表面荷正电的纳滤膜。通过测定膜的纯水通量和对不同盐溶液截留率的变化,系统研究了接枝条件对膜分离性能的影响。结果表明,采用该方法制成的纳滤膜对高价阳离子盐溶液MgCl2的截留率和渗透通量都较高。     

二级处理水中溶解性有机物特征及其对纳滤膜性能的影响

本试验采用分子量分级膜和XAD-8树脂,分析了城市二级处理水的溶解性有机物分子量和亲疏性分布特征及其对纳滤膜性能的影响.结果表明,城市污水厂二级出水水中的溶解性有机物主要集中在<2 kDa的分子量区间上,且疏水性有机物的含量比亲水性有机物的含量大;分子量区间分布不同的有机物对纳滤膜透水通量和截留率有着不同的影响,分子量2 kDa以下的有机物引起纳滤膜透水通量衰减较大,有机物截留率较小,达57.2%;分子量10～100 kDa的有机物引起纳滤膜透水通量衰减较平缓,有机物截留率却较大最高达73.8%;亲疏性不同的有机物对纳滤膜透水通量和截留率有着不同的影响,经对膜表面阻力的测定,证实引起膜透水通量和截留率变化的主要物质为疏水性物质,而亲水性物质引起的变化较小.     

一种可用于高盐废水处理的纳滤膜研究

使用三乙烯四胺（TETA）和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵（EPTAC）混合溶液为水相单体,均苯三甲酰氯（TMC）为油相单体,通过界面聚合制备纳滤膜。结果表明在水相溶液中TETA浓度为0.2 wt%,EPTAC浓度为0.4 wt%,油相溶液 TMC 为 0.2 wt%,反应时间 30 s,在 90 ℃下热处理为最佳条件。该复合膜在 25 ℃、0.5 MPa 条件下纯水通量为80 L/（m²·h）,是未添加 EPTAC 时水通量的 5.5 倍,对 NaCl 和 Na₂SO₄的截留率分别为 15% 和 98%;对于 15 000 mg/L NaCl 和 8 000 mg/L Na₂SO₄混盐溶液体系,Cl^-截留率低于 1%,SO₄^2-截留率高于 99.2%,显示了高分离选择性,满足高盐废水分盐要求。抗污染实验结果表明,该膜具有较好的抗污染性能,水通量恢复率可达99%。     

阳离子聚丙烯酰胺改性聚乙烯醇纳滤膜的研究

采用阳离子聚丙烯酰胺与不同型号聚乙烯醇共混,采用溶液涂覆法在聚砜超滤膜上制备了共混改性聚乙烯醇纳滤膜,通过测试纯水通量、无机盐和小分子有机物的脱除率研究了膜片的分离性能,通过接触角实验表征了膜的表面亲水性,通过扫描电镜观察膜的结构。实验结果表明,共混改性聚乙烯醇纳滤膜片相比未改性聚乙烯醇纳滤膜,在膜性能上有显著提高,具有适中纯水水通量,测试为130 L/(m2·h),有较好的选择性分离能力,对Na2SO4的截留率为71%,对NaCl的截留率为23%,对PEG600的截留率为75%;通过加入阳离子聚丙烯酰胺,在纳滤膜表面引入季铵盐阳离子基团,增加了膜片的亲水性和选择性。     

氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜的制备及性能研究

以聚砜超滤膜为支撑层,以聚乙烯醇为分离层材料,通过向聚乙烯醇中添加氧化石墨烯,制备了氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜。分别以氯化钠溶液和硫酸钠溶液为原料液,测试了改性纳滤膜的分离性能,并与聚乙烯醇纳滤膜进行了对比。结果表明,与聚乙烯醇纳滤膜相比,氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜的通量有一定下降,但对盐的截留率显著提高,对硫酸钠的截留率最高达96.1%,对氯化钠的截留率在30%左右,显示出较好的分盐性能。     

纳滤处理燃机电厂清洗废液及膜污染研究

采用NF 90、NF 270、NF 2001、NF 5001 4种纳滤膜对燃机电厂压气机清洗废液进行处理，考察操作压力、初始COD_Cr、温度和pH等因素对纳滤膜性能的影响。结果表明，操作压力为0.7 MPa时，4种纳滤膜对废液中低分子质量的难生物降解溶解性有机物截留效果均较好，产水水质满足纳管标准(COD_Cr≤500 mg/L)。操作压力在一定范围内增加，4种纳滤膜膜通量和COD_Cr截留率呈不同幅度的上升趋势，压力由0.6 MPa增加至1.0 MPa时，NF2001产水COD_Cr降幅最大(70.73%),NF 5001膜通量增幅最大(28.14%)。初始COD_Cr增加使膜通量下降而对COD_Cr的截留效果提高，且随着温度由20℃升高至40℃，及pH由3升至10，各膜通量均有一定程度的提高。此外，较低温度(20℃)下NF 270膜通量较大且不可逆污染值较小，因而在处理压气机清洗废液中具有良好的应用前景。     

HKUST-1掺杂聚醚酰亚胺混合基质膜的制备及性能

为改善超滤膜结构和性能，将金属有机框架材料HKUST-1掺杂于聚醚酰亚胺（PEI）铸膜液中，制备了HKUST-1掺杂聚醚酰亚胺混合基质膜（HKUST-1/PEI）。通过FTIR、SEM、AFM和水接触角测定仪对HKUST-1/PEI的结构、形貌以及表面浸润性能进行了表征。结果表明，HKUST-1纳米材料掺杂质量分数为0.05%的混合基质膜具有较好的性能，在0.1 MPa运行压力下，其纯水通量能够达到1304 L/(m2·h)，对质量浓度为1.0 g/L 牛血清白蛋白（BSA）的截留率在97%以上；在酸性（pH =2）、碱性（pH =12）溶液中浸泡24 h后，对BSA的截留率仅下降约2%（纯水通量基本保持不变），具有良好的耐酸碱性能；在80 ℃高温下膜的纯水渗透通量达到1587 L/(m2·h)且BSA截留率>95%，具有较强的耐高温性能；此外，其通量恢复率达到92%，膜的防污性能得到了极大的改善。     

利用纳滤膜分离精制饱和卤水的研究

针对饱和卤水直接制碱过程需要去除硫酸根、钙离子、镁离子（SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺）等杂质离子的问题,探索了利用纳滤膜分离精制饱和卤水新工艺。通过考察NF270、DL2540、ESNA1 3种类型纳滤膜的透过通量和离子截留率,确定了选用DL2540为实验用膜;分析了DL2540纳滤膜对离子的截留性能和对盐田饱和卤水的分离性能及其对饱和卤水精制的效果。结果表明,增加同离子浓度、降低压力有利于不同价态阳离子、阴离子间的分离,DL2540纳滤膜对盐田饱和卤水中SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺截留率分别达到95%以上、30%~50%、30%~70%,对Na⁺、Cl^-截留率均低于15%,进一步证明DL2540纳滤膜具有较好的稳定性和二价离子截留效果,在饱和卤水精制上展示出较好的应用前景。     

一种新型共混复合纳滤膜的制备及性能研究

以海藻酸钠(ALG)和羧甲基纤维素钠(CMC)共混液为活性层铸膜液,聚砜(PSF)超滤膜为基膜,环氧氯丙烷(ECH)的乙醇溶液为交联剂,采用涂敷和交联的方法制得一种新型复合纳滤膜,利用红外光谱仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜和接触角测量仪等检测手段对复合膜进行了结构和性能的表征。结果表明,在1.0 MPa压力和30 L?h-1料液流量操作条件下,该复合纳滤膜对1000 mg?L-1 Na2SO4溶液的截留率为97.1%,通量17.3 L?m-2?h-1。以ALG和CMC共混液制备的复合纳滤膜比单一材料膜有更致密的膜面结构,截留率更高。该纳滤膜对不同无机盐的截留性能不同,表现出荷负电膜截留性能,这主要决定于荷电膜与电解质离子之间的静电作用力。     

氯化聚氯乙烯复合纳滤膜的制备及其在模拟RB5染料废水处理中的应用

以氯化聚氯乙烯（CPVC）超滤膜为基膜,采用单宁酸（TA）和哌嗪（PIP）在CPVC膜表面共沉积后与交联剂均苯三甲酰氯（TMC）进行界面聚合得到PA/TA/CPVC复合纳滤膜,采用扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、红外光谱及接触角对PA/TA/CPVC复合纳滤膜进行了表征,并探讨了干燥时间、TA/PIP浓度比、TA+PIP总浓度、TMC浓度对PA/TA/CPVC复合纳滤膜微观结构与性能的影响。结果表明,TA/PIP浓度比最佳为7/3,TA/PIP层的最佳干燥时间为20min,PA/TA/CPVC复合纳滤膜的纯水通量随着TA+PIP总浓度的增加和TMC浓度的增加而减少,对PEG1000的截留率均在90%以上。PA/TA/CPVC复合纳滤膜纯水通量最大值为4.5L/(m² · h · bar),此时PEG1000的截留率达到95.8%。对模拟RB5染料废水的最大通量为4.3L/(m² · h · bar),此时RB5的截留率为95.4%,对模拟RB5染料废水的稳定性较好。