油相溶剂对PIP/TMC复合纳滤膜结构和性能的影响

以亲水改性后的聚四氟乙烯(PTFE)平板膜作基膜,采用不同配比的正己烷和环己烷作为油相溶剂,哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)分别作为水相单体和油相单体,通过界面聚合的方法在亲水PTFE平板膜上制备得到一系列的聚酰胺复合纳滤膜。研究正己烷和环己烷的配比对PIP/TMC复合纳滤膜的表面化学组成和微观形貌的变化规律影响;并通过优化制膜条件,制备出性能良好的PIP/TMC复合纳滤膜。结果表明:随着混合油相溶剂中环己烷含量的增加,油相溶剂和水相间界面张力逐渐增大,PIP/TMC复合纳滤膜截留率逐渐下降、渗透通量逐渐上升;当混合油相溶剂中环己烷和正己烷配比为25∶75,PIP的浓度为1.5 wt%以及TMC的浓度为0.4 wt%时,PIP/TMC复合纳滤膜的性能达到最佳,截留率为94.72%,渗透通量为3.5 L/(m~2·h)。     

抗菌聚酰胺复合纳滤膜的制备及表征

为了提高复合膜的抗菌性能,以聚砜超滤膜为基膜,以超支化聚乙烯亚胺(PEI)为水相单体,以均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,制备出PEI/TMC抗菌性聚酰胺复合纳滤膜,并探究复合膜渗透性能和抗菌性能。结果显示:当PEI质量分数为2%、TMC质量分数0.1%、反应时间为5 min时,在1.5 MPa、25℃的条件下过滤0.1%的MgSO_4溶液,得到的膜渗透选择性能最佳,此时通量为55 L/(m~2·h),截留率为95%;以革兰氏阴性菌大肠杆菌以及革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌为细菌模型,采用接触振荡法进行测试,证明了PEI/TMC相比于传统的商品聚酰胺复合膜,具有非常好的抗菌性,对于浓度为10~3CFU/mL左右的细菌,抑菌率可达到70%～95%。     

氧化石墨烯-聚酰胺(GO-PA)复合纳滤膜的制备及应用

以聚砜(PS)超滤膜为基膜,先通过哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)反应生成聚酰胺(PA)功能层,然后在PA功能层上涂覆氧化石墨烯(GO),制得氧化石墨烯-聚酰胺(GO-PA)中空纤维复合纳滤膜.系统地研究了GO的质量分数、热处理温度和热处理时间对纳滤膜性能的影响,表征了复合膜的表面形貌、官能团和亲水性.结果表明复合纳滤膜制备的最佳条件:GO的质量分数为0.05%,热处理温度为60℃,热处理时间为10 min.在此条件下得到的纳滤膜对1 000 mg/L的MgSO_4溶液的渗透通量和截留率分别为48L/(m~2·h),96.9%(0.4 MPa).对不同盐截留率的大小顺序为Na_2SO_4MgSO_4MgCl_2NaCl.经过GO改性后的GO-PA膜对印染废水的抗污染性能显著提升.     

单体配比对PI/PP耐溶剂复合纳滤膜结构与性能的影响

为提高纳滤膜的分离透过和耐溶剂性能,以间苯二胺(MPD)为水相单体,均苯四甲酰氯(BTC)与均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,通过界面聚合法及后续的亚胺化制备了聚酰亚胺/聚丙烯(PI/PP)耐溶剂复合纳滤膜;采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了复合膜表面组成、结构及性能,考察了水相与有机相单体浓度配比及有机相中TMC与BTC质量浓度比对膜结构及性能的影响。实验表明:当水相单体质量浓度为1.14g/L、水相单体与有机相单体摩尔浓度比为1.15∶1、有机相单体TMC与BTC质量浓度比为6∶4时,所制备的膜性能最优;在0.5 MPa的过膜压差下,膜通量为52.6 L/(m~2·h),对PEG-400的截留率为93.8%;在甲醇等8种常见有机溶剂中浸泡8 d后发现,复合膜的拉伸强度、水通量及截留率变化不大,说明实验制备的复合纳滤膜具有良好的耐溶剂性能。     

PA/PTFE复合纳滤膜的制备及表征

以聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜为基膜,间苯二胺(MPD)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体,采用界面聚合的方法制备了聚酰胺(PA)/PTFE复合纳滤膜。用红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对复合纳滤膜化学结构和微观形貌进行分析,探讨单体浓度、聚合时间、热处理条件对膜结构性能的影响。结果表明,在操作压力0.5 MPa下,所制备的复合纳滤膜对1g/L Na2SO4溶液的脱除率为95%以上。     

PDA/PIP二胺混合聚酰胺复合纳滤膜制备及性能表征

以聚砜超滤膜为基膜,通过间苯二胺(PDA)、哌嗪(PIP)与均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合制备复合纳滤膜.研究了不同PDA/PIP比例下复合纳滤膜的分离性能、接触角、功能层化学结构及表面形貌特征,分析探讨了界面聚合条件对膜性能的影响.结果表明:随着PDA/PIP混合体中PDA含量的减小,功能层聚集态逐渐从部分结晶向无定形状态转变,导致膜面粗糙度及接触角减小,膜通量上升而截留率下降;PDA/PIP质量比为25/75时膜性能最佳,最佳聚合条件为:PDA、PIP和TMC浓度分别为0.5 wt%、1.5 wt%、和0.1 wt%,反应时间60 s,热处理温度及时间为80℃和3 min.最佳条件下所得纳滤膜对四种无机盐的截留效率为Mg SO4Na2SO4Mg Cl2Na Cl;相应通量大小为:Na ClMg Cl2Na2SO4Mg SO4.     

二氧化钛改性复合纳滤膜的制备及其性能

传统的聚酰胺(PA)复合纳滤膜是由哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)通过界面聚合的方式制备而成的,但通量较低、易污染等缺点一直制约着它的工业化发展.近年来,关于提高聚酰胺复合膜纳滤通量的研究有很多,例如在水相或油相中加入纳米粒子和多孔材料等.由于二氧化钛(TiO_2)结构和官能团的优势,选择亲水TiO_2作为纳米粒子添加剂加入哌嗪中和油相TMC发生界面聚合反应,通过表面元素分析、水接触角测试(WCA)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对膜表面的化学成分、亲水性及形貌进行表征.测试结果表明,当缚酸剂浓度达到3%时PA的水渗透性能最优,随着TiO_2的加入,膜的水接触角变小、亲水性增强,当TiO_2浓度达到0.2%时,纳米复合膜对硫酸钠溶液的通量达到20 L/(m2·h),截留率达98.73%.     

基于机器学习的纳滤膜预测筛选模型构建与评估

纳滤净水技术是应对水资源危机和水质安全保障的核心技术之一。然而,纳滤膜性能长期受渗透性与选择性制约,亟需开发高性能纳滤膜。纳滤膜制备过程涉及水相单体质量分数、水相添加剂质量分数、油相单体质量分数、聚合时间等因素,传统的试误实验法需消耗大量的人力、物力与财力。依据纳滤膜制备参数,构建基于机器学习的纳滤膜预测筛选模型。结果表明,XGBoost机器学习模型可有效预测纳滤膜纯水通量与截留性能,对纯水通量和截留性能的R²评价指标分别为0.84和0.90。采用SHAP值法对XGBoost机器学习模型中的输入参数进行量化分析,发现水相单体质量分数与基膜类型对纯水通量有最高的绝对平均SHAP值,分别为2.77与2.59,而面向纳滤膜截留性能的关键参数绝对平均SHAP值相对接近。单体子结构特征分析结果显示,亲水性子结构特征与支链型子结构特征有助于提升纳滤膜纯水通量,胺基则促进纳滤膜的截留性能。构建的纳滤膜预测筛选模型有助于关键参数的识别与优化,为纳滤膜的开发提供理论与技术指导。     

聚砜中空纤维纳滤膜在Cr(VI)去除中的应用

采用紫外光辐照接枝法制备了2种聚砜中空纤维纳滤膜,重点研究它们在六价铬离子Cr(VI)去除中的应用.扫描电子显微镜(SEM)分析表明丙烯酸成功接枝到膜表面上;截留性能测试表明所制备的纳滤膜对无机盐的截留率顺序为:Na2SO4MgSO4NaClMgCl2,这与一般荷负电纳滤膜的顺序是相似的.考察了pH值、进料液浓度和操作压力对Cr(VI)去除效果的影响.结果表明:纳滤膜对Cr(VI)的截留率随pH值的增大而增大,当pH=10时,NF1和NF2膜对Cr(VI)的截留率分别为92.36%和95.62%;纳滤膜对Cr(VI)的截留率随着进料液浓度的增大而迅速减小,同时渗透通量也稍有下降;纳滤膜对Cr(VI)溶液的渗透通量随着操作压力的增大几乎呈线性增大的趋势,但截留率基本维持恒定.     

高截留性能复合纳滤中空纤维膜的制备与表征

为了提高膜的截留性能,将纳滤膜的独特分离效果和中空纤维的优点相结合,以中空纤维聚砜超滤膜为基膜,通过优势互补的协同效应制备高截留性能的中空纤维纳滤复合膜.探究聚哌嗪酰胺体系的可行性,并探索该体系的最佳涂覆方式;为了表征自制纳滤膜,测试其截留性能,还做了一些关于纳滤膜对不同价态的盐溶液和糖类的截留性能的研究.结果显示:涂覆中空纤维超滤膜的水相和有机相溶液浓度直接影响纳滤膜的截留性能,当水相溶液浓度为2.0%、有机相溶液浓度为2 g/L时效果最好,制得的纳滤膜的截留性能最好,对二价盐的截留率可高达98.02%;水通量能达到79.2 L/(m~2·h)制备过程中吹扫时间、流速,水相溶液循环速率及热处理等条件对膜的影响不是很大.     

PEO正渗透膜的制备与表征

为提高正渗透膜的抗污染性能,以O,O′-二(2-氨基丙基)聚丙二醇-嵌段-聚乙二醇-嵌段-聚丙二醇和均苯三甲酰氯(TMC)为水相、油相反应单体在聚砜基膜上进行界面聚合,制备聚环氧乙烷(PEO)亲水型聚酰胺正渗透膜(PSf-Jeff/TMC复合膜),采用红外光谱、X光电子能谱和水接触角等手段研究选择分离层的化学结构和亲水性能,考察界面聚合时间、反应单体浓度和后处理温度等制备条件对正渗透膜渗透分离性能的影响,并以牛血清蛋白作为污染物分析其抗污染性能.结果表明:聚合时间30 s、TMC质量浓度1.5 mg/m L、水相单体质量分数3%、热处理温度为60℃时所制备的PSf-Jeff/TMC正渗透膜,在1 mol/L氯化钠、室温条件下测得水通量1.75 L/(m~2·h),反向盐通量140 g/(m~2·h);与间苯二胺复合膜PSf-MPD/TMC相比,PSf-Jeff/TMC复合膜接触角更小,亲水性能更好,具有一定的抗污染性能,通量恢复率达到91.4%.     

PDMAEMA/PSF中空纤维外压纳滤膜对无机盐的截留性能研究

主要研究聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯（PDMAEMA）/聚砜（PSF）中空纤维外压纳滤膜对不同种类无机盐的截留性能,并研究了无机盐溶液的浓度、运行压力、溶液温度、pH对截留性能的影响.实验表明：PD-MAEMA/PSF中空纤维纳滤膜荷正电,对离子的截留有选择性,对阳离子的截留顺序为：Mg^2＋＞Na^＋＞K^＋,对阴离子的截留顺序为：Cl^-＞Br^-＞I^-.随着盐溶液浓度的增加,截留率和通量均下降,所制备的纳滤膜对无机盐的截留表现出对温度、pH的敏感性.     

GO/PVDF复合微滤膜制备及其性能表征

为了探究GO对PVDF微滤膜亲水性及渗透性能的影响,以GO作为无机添加剂,利用相转化法制备了高性能GO/PVDF复合微滤膜,先后考察了铸膜液预挥发时间、凝固浴温度对复合膜性能的影响,同时从成膜机理的角度上分析了GO投加量对复合膜结构和性能的影响,确定了最优制膜配方.结果表明:保持铸膜液预挥发时间为0 s、凝固浴温度为29℃时更有利于提高膜纯水通量和截留率;投加GO后大幅度提高了膜亲水性,当GO的相对质量分数(即相对于PVDF的质量分数)为1.5%时,膜表面形成了致密的多孔结构,使纯水通量提高了87.6%,对BSA的截留率从63.56%增加到了71.27%.     

辐照交联制备聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯/聚砜中空纤维纳滤复合膜

以聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)水溶液为涂层液,采用电子束辐射技术,使PDMAEMA在基膜内表面交联,制备了中空纤维型复合纳滤膜,研究了PDM水溶液浓度、引发剂的加入量、聚合物 pH 值、涂膜后干燥时间、水溶液中 NaHCO,3的添加量等条件对所制备的纳滤膜分离性能的影响.实验结果表明,在压力 0.7 MPa、温度29℃条件下,所制备的中空纤维纳滤膜对1 g/L的 MgSO4 水溶液截留率为 84.8%,水通量为 5.6L/(m2·h).     

混凝-超滤-纳滤组合工艺在城市污水回用中的处理效能研究

采用纳滤组合工艺处理苏州市新区污水处理厂二级出水.研究结果表明,对于纳滤膜而言,随着膜通量的提高,出水DEHP和莠去津浓度稍有上升,但截留率均维持在80％以上;同时,纳滤对于邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和乐果都有较好的截留效果,出水水质总体达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）.对于纳滤组合工艺而言,当控制初始pH为5,温度为5℃,跨膜压力（TMP）为0.5 MPa的条件下,纳滤组合工艺的处理效果达到最佳,其对邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、乐果和莠去津的截留率分别达到86.6％、94.8％、95.13％和88.6％,经过6.5 h运行后纳滤膜比通量下降了20％,纳滤组合工艺能长时间稳定运行.     

纳滤膜在印染废水处理中的应用研究

使用自制的聚哌嗪均苯三甲酰胺／聚砜纳滤中空纤维复合膜，进行印染废水处理实验．结果表明．纳滤膜对染料有很好的截留率，其截留过程中筛分效应和荷电效应起主导作用：废水中染料浓度和无机盐浓度对纳滤膜截留性能有显著的影响；0．6MPa下对实际印染废水浓缩5～10倍，纳滤膜对CODCr的去除率大于70％，对色度去除率为99％，能有效截留废水中的染料和有机物．     

羧化多壁碳纳米管/海藻酸钙水凝胶过滤膜对染料的截留性能

为了研发一种抗污染的复合水凝胶纳滤膜,并将其用于染料脱盐,采用CaCl_2溶液作为交联剂并不加致孔剂,制备了羧基化多壁碳纳米管/海藻酸钙(CMWCNT/Ca Alg)复合水凝胶过滤膜.通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征膜的形态,研究了膜的力学性能、抗污染性能和含盐染料溶液的通量及截留性能.结果表明:CMWCNT/CaAlg复合膜具有良好的力学性能和抗污染性能.在CMWCNT含量为海藻酸钠质量的1%时,复合膜对考马斯亮蓝G250(M_w=854.02)的截留率接近100%,而对NaCl几乎没有截留.     

干/湿相转化法制备聚醚酰亚胺纳滤膜

以聚醚酰亚胺(PEI)成膜材料,以N-甲基-2-吡略烷酮(NMP)为极性溶剂,以乙二醇二甲醚(DGDE)为挥发性不良溶剂,以磷酸(H3PO4)为不挥发性非溶剂,以聚乙二醇(PEG1 000)为添加剂,以水为凝胶介质,通过干/湿相转化法制备不对称纳滤膜.采用均匀设计法对影响膜性能的主要因素进行了研究,建立了膜性能的回归方程,得到了膜性能与各因素之间的定性和定量关系.增加铸膜液中PEI、H3PO4、DGDE的含量,或者延长蒸发时间,均可提高膜的截流性能,同时也减小膜的水通量;增加PEG1000的含量,能有效地提高膜的水通量.     

原水性质对纳滤去除三嗪类除草剂的影响

为考察原水性质(water matrix)对纳滤去除三嗪类除草剂的影响,以某市河水及管网水配制的5mg／L的农药溶液为对象,研究了4种纳滤膜(DESAL51HL、UTC-20、UTC60)对其中阿特拉津和西玛津的截留率及水通量的变化．结果表明,相对于蒸馏水而言,河水及管网水能提高纳滤对农药的截留率,并降低水通量．对于河水和管网水引起相似的截留率提高和水通量减少,其机制设想为由于离子在膜表面或孔径内的吸附,导致了膜有效孔径的堵塞或变小,从而使更多的除草剂分子在通过膜的过程中被截留．河水和管网水中天然有机物的存在对纳滤膜截留有机物能力的影响较小．在选用的4种膜中,UTC-20不受原水水质的影响,对COD、硝酸盐等污染物有较高的去除率并保持较高的水通量．     

纳滤膜在盐化工废水处理中的应用研究

采用陶氏NF270-4040纳滤膜对盐化工废水进行脱盐的试验研究,考察了操作压力、温度、进水流量、进水pH值对纳滤膜脱盐率、Ca2+截留率和膜通量的影响,并根据非平衡热力学模型对试验结果进行了分析.结果表明:在操作压力为0.2~1.2 MPa、温度为15~30℃、进水流量为6~16 L/min、pH值为4.0~9.0的条件下,脱盐率、Ca2+截留率随着操作压力的升高而升高,随着温度的升高而降低,膜通量随着操作压力、温度的升高而升高,但脱盐率、Ca2+截留率和膜通量受进水流量和pH值影响不大.