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。     

膜法去除海上气田乙二醇富液中二价阳离子的研究

为了解决海上气田乙二醇富液中 Ca²⁺、Mg²⁺ 难以去除的技术难题,本文采用陶瓷无机超滤膜对高含盐的乙二醇富液进行分离处理,考察了工艺条件对处理效果的影响。结果表明,在跨膜压差为 0.06MPa,膜面流速为 5.6m·s^-1,温度为 80℃,连续运行 120h 的条件下,膜通量稳定在 200L·(m²·h)^-1 以上,处理后的富乙二醇悬浮物固含量小于 0.829mg·L^-1,粒径中值小于 1μm,膜过滤液 Ca²⁺、Mg²⁺ 含量小于 0.19mmol·L^-1,二价盐脱除率大于 99.8%;通过化学药剂清洗,膜性能几乎完全恢复。     

层层自组装氧化石墨烯纳滤膜的制备及表征

层层自组装法是一种新型的纳滤膜制备方法。本文采用层层自组装法制备了氧化石墨烯(GO)纳滤膜,以聚乙烯亚胺(PEI)为聚电解质,考察了不同的GO浓度对纳滤膜的结构及性能的影响,确定了最优GO浓度,并在最优的GO浓度下改变聚电解质种类,研究了其对膜的结构及性能的影响。结果表明,随着GO浓度增加,膜性能显著提升。当GO浓度为0.200mg·m L^-1时,膜对伊文思蓝的截留率达到95.4%,为最优GO浓度。在最优GO浓度下,将聚电解质PEI改为聚乙烯亚胺(HPEI),或添加交联剂乙二胺(EDA),纳滤膜的膜通量及截留率均有明显变化,其中聚电解质为HPEI的膜,水通量为135L·m^-2·h^-1·MPa^-1,对伊文思蓝的截留率近100%,为性能最优的GO复合纳滤膜。     

纳滤膜对浓海水中溴离子的截留影响研究

采用国产纳滤膜N40、N70对海水淡化浓海水中溴离子的截留行为进行研究,考察不同的运行通量、回收率、温度、运行方式对纳滤分离过程中溴离子透过率的影响。结果显示：纳滤膜对离子的截留顺序为 SO₄^2->Mg²⁺>Ca²⁺>F^->Cl^->Br^-;N70 纳滤膜对溴离子具有高的透过率,N40 纳滤膜对溴离子无截留作用,但其对浓海水的软化作用和脱盐效果较 N70差。溴离子透过率随运行通量增加先降低后趋缓,而水回收率对溴离子截留的影响较小;溴离子透过率随温度升高而增加,且恒通量运行时相比恒压力运行条件下透过率增加更为明显;恒通量运行且温度为35 °C 时,N70 纳滤膜对溴离子的透过率为 95.3%。     

一种新型荷电纳滤膜的制备及其在镁锂分离中的应用

以N,N-双(3-氨丙基)甲胺和均苯三甲酰氯为两相单体，通过调节水相添加剂及后处理PEI涂覆工艺制备了具有高性能的荷正电复合纳滤膜。在0.5 MPa,2 000 mg/L氯化镁进料液的条件下，该纳滤膜对氯化镁的截留率为98.6%，通量为63.5 L/(m²·h)。采用荷正电纳滤膜对模拟卤水进行测试，纳滤膜对Mg²⁺和Li⁺的截留率为93.8%和5.2%，渗透通量为52.3 L/(m²·h)，分离因子S_Mg,Li为0.065，表现出极佳的选择分离性。     

国产纳滤膜脱除硝酸盐的试验研究

采用国产纳滤膜脱除水环境中的硝酸根离子,研究进液浓度、浓水流量、压力、温度等对纳滤膜的截留性能和通量的影响。结果表明,压力的升高有利于提高纳滤膜的截留率和产水通量,最佳压力为0.7 MPa,此时截留率和产水通量可达75.0%和153.7 L/(m²·h);适当的提升进水温度可以提高纳滤过程的截留率,最佳进水温度为39.3℃;进料浓度对截留过程有着显著的影响,进料浓度越低,纳滤膜的截留效果越好。     

新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜制备及其性能

高性能石墨烯基复合膜的制备是目前国际研究热点,但是石墨烯基纳滤膜在脱盐中水通量较低,限制其在脱盐中的应用。采用聚多巴胺(PDA)改性聚砜(PSF)膜为基膜,将还原氧化石墨烯(rGO)和超薄氮化碳(uCN)纳米片通过真空抽滤法在基膜表面自组装制备新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜。通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等研究uCN添加对膜结构和形貌的影响,并考察不同uCN添加比例、rGO用量及压力复合纳滤膜性能变化规律。结果显示当在100 mg·L^-1的rGO中添加uCN为20 mg·L^-1时所制备的rGO/uCN复合纳滤膜不仅保持良好盐离子截留率(对Na₂SO₄截留率85.86%,对NaCl截留率30.17%),且水渗透系数是rGO膜的2.15倍(88.50 L·m^-2·h^-1·MPa^-1)。     

磺化聚苯砜/聚砜纳滤脱色膜的制备及其性能研究

本文中引用一种新的高分子聚合物-磺化聚苯砜(SPPSU)制备纳滤脱色膜的涂覆层,将其与其余药品混合后制备成纳滤膜的表层涂覆液,从而制备成可分离开染料/无机盐混合液的纳滤脱色膜。经过优化调整SPPSU的浓度,磺化度,以及后处理温度三个变量,最终确定SPPSU浓度为1.5%,磺化度为35%,后处理温度为100℃时,其对刚果红的截留率最高可达99.6%,水通量最高可达142 L/(m²·h),与此同时硫酸钠的截留率低于5%;在甲基蓝与硫酸钠的混合液处理过程中,甲基蓝的截留率为92.5%,水通量为75 L/(m²·h),硫酸钠截留率在20%以下,实现了染料溶液与无机盐的有效分离,并在此基础上,将其与海德能的商业纳滤脱色膜进行对照,得出可以与HYDRACoRe10-LD的性能相似,而水通量却高出很多,说明此纳滤脱色膜有很好的应用前景。     

基于MXene中间层的复合纳滤膜制备及其盐水分离性能研究

通过湿法化学刻蚀得到单层MXene纳米片后，采用旋涂法将MXene纳米片负载至基膜上作为中间层制备聚酰胺复合纳滤膜，并探讨了MXene不同负载浓度对复合纳滤膜通量及盐截留性能的影响。结果表明引入MXene作为中间层，使得圆泡状形貌在所得膜表面形成，当旋涂1 mL浓度为0.1 g/L MXene时，通量为24.2 L/(m²·h)，硫酸钠截留率为97.4%，相比传统膜(通量12.9 L/(m²·h)，硫酸钠截留率96.3%)性能提升明显。随着MXene旋涂负载浓度增加，通量逐渐减小，而硫酸钠截留率则存在先增加后减小再稳定的趋势，截留率最高可达98.8%(通量16.3 L/(m²·h))。     

进水水质对纳滤膜苦咸水软化的分离性能

针对黄淮地区苦咸水,构建了小试级别的纳滤膜法软化系统,并开展了包括pH、总溶解固体含盐量（TDS）和总有机碳（TOC）等进水水质对DL、DK型纳滤膜的软化分离实验。结果表明,pH为3~10、TDS为1317~5926 mg·L^-1和TOC为2.72~12.24 mg·L^-1的进水条件下,DL和DK纳滤膜比通量随pH的增加分别呈先上升后下降和缓慢下降的趋势,随进水TDS和TOC的增加呈整体下降趋势,而纳滤膜对硬度离子（Mg²⁺和Ca²⁺）的截留率均呈明显的上升趋势。DL膜运行至267 h时,膜比通量下降幅度超过10%,进行化学清洗,酸洗后膜比通量恢复率达到85.05%,酸洗加碱洗后该值高达97.2%,结合扫描电子显微镜和原子力显微镜表征结果,可知化学清洗对膜面污染有较好的去除效果。     

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。     

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。     

三嗪框架聚合物膜用于有机纳滤甲醇/正己烷分离

具备耐各种有机溶剂的微孔聚合物膜在有机纳滤领域逐渐受到重视。采用双氰基单体的超酸催化成环聚合反应，制备微孔框架聚合物薄膜(CTF-BP)，该膜具备良好的力学性能，可耐受甲醇和正己烷等常见有机溶剂。CTFBP膜内大量<1.0 nm的微孔通道使膜具备良好的筛分性能，其截留分子量为550。膜内含有的三嗪结构与羟基具有较强的亲和性，使甲醇的跨膜通量[1.10 L/(m²·h·bar)]显著高于黏度更低的正己烷通量[0.23 L/(m²·h·bar)]。采用纳滤操作将膜用于分离含低浓度甲醇的正己烷溶液[含5%(质量)甲醇的正己烷溶液]，结果显示甲醇/正己烷分离因子最高可达到1485，渗透液的总流量超过3.21 kg/(m²·h)。证实CTF-BP膜有望实现高效甲醇/正己烷分离。     

纳滤分离水中阿莫西林及影响因素

阿莫西林(AMX)是水环境被检测出的典型抗生素药物,对人类有潜在的危害。研究了AMX溶液浓度、操作压力对纳滤去除性能的影响,并探索了镁离子和腐殖酸(HA)对AMX分离性能的影响。结果表明,AMX浓度的增加能显著提升纳滤的分离效率,同时膜吸附量增加;操作压力的增加主要提升膜通量,对去除率影响不大。加入Mg²⁺后,使得pH在5和8时的去除率略微上升,而在pH 10去除率略微减小。HA存在时,随pH的升高,AMX去除率呈先降后升的趋势,低HA浓度(5 mg/L)时的去除率大于高浓度(10 mg/L)时的去除率。结果表明,膜筛分作用是纳滤去除AMX的主要机制,HA的加入增强了膜筛分作用,Mg²⁺对AMX的去除率影响不大。     

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%。     

功能化碳纳米管/SMANa/聚醚砜导电分离膜的制备及性能

为改善聚醚砜(PES)导电分离膜的相容性和分离性能,将碱处理的苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMANa)和功能化碳纳米管按照不同质量比与PES共混,使用非溶剂诱导相分离法成功制备功能化碳纳米管/SMANa/聚醚砜导电分离膜,对分离膜的结构、形貌和分离性能进行测试。结果表明：通过碱处理苯乙烯-马来酸酐共聚物,成功制备具有良好分散性的SMANa。当功能化碳纳米管添加量为6 g时,导电分离膜的电阻率达到2.929 97×10⁴Ω·cm,纯水渗透通量达到1 188.1 L/(m²·h),而对牛血清蛋白(BSA)的截留率为91.46%。在通入30 V电压后,导电分离膜对刚果红、甲基蓝染料渗透通量分别达到584 L/(m²·h)和480 L/(m²·h),截留率均达到99.99%。     

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。     

氧化石墨烯掺杂反渗透混合基质膜制备及性能

由于芳香族聚酰胺反渗透膜在抗污染性以及耐氯性方面存在不足,限制了其在海水淡化等方面的应用。采用往油相中添加氧化石墨烯（GO）的二次界面聚合法改性了商业反渗透膜,评价了GO掺杂反渗透混合基质膜的分离性能和耐氯性能,并用接触角仪、Zeta电位仪、扫描电镜和原子力显微镜等仪器表征了膜的亲水性能、荷电性能以及膜表面形貌。结果表明,GO的添加提高了膜的分离性能、耐氯性能和亲水性能;当GO添加量为30 mg·L^-1时,膜的通量为（77.7±0.9） L·m^-2·h^-1,膜的截留率为97.6%±0.5%,相比商业膜分别提高了38.4%和4.5%。当氯化强度低于4800 mg·L^-1·h时,膜的水通量和盐截留率变化不明显。     

GO改性纳滤膜在富集回收稀土离子中的应用研究

离子型稀土乃国家战略资源,研究浸矿尾水中离子型稀土的富集回收具有重大意义。采用实验室自制的氧化石墨烯（GO）改性纳滤膜和未改性纳滤膜分别对浸矿尾水中离子型稀土进行富集试验。结果表明,两种膜在进料流量为5～6 L/min、操作压力为0.6～0.8 MPa时,对离子型稀土的富集呈现最佳状态,而且GO改性纳滤膜对离子型稀土的富集效果优于未改性纳滤膜。且在最佳操作条件下,未改性纳滤膜和GO改性纳滤膜的水通量分别为15.5～37.35、23.3～48.3 L/（m²·h）;两种纳滤膜对浸矿尾水中稀土离子的截留率分别可达73.4%～89.6%,82.3%～99.2%。通过抗污染性能研究得出,GO改性纳滤膜在持续运行16 h后的纯水通量恢复率约高出未改性纳滤膜16.6%,说明经过GO改性的纳滤膜拥有更强的抗污染性能。