聚丙烯腈膜改性制备正渗透复合膜基膜

为提高聚丙烯腈(PAN)膜的亲水性,在聚丙烯腈膜表面接枝超支化聚乙烯亚胺(HPEI),得到亲水性的PAN膜;然后用界面聚合方法在膜表面涂覆一层聚酰胺层,得到正渗透复合膜.测试结果表明:水接触角由64.5°降到23.4°.与PAN膜相比,PAN-g-PEI孔径减小,制备得到的正渗透复合膜水通量下降,由7.4 L/(m2·h)降至3.5 L/(m2·h);反向溶质渗透通量下降,由38.7 g/(m2·h)降至22.2 g/(m2·h).这说明接枝聚乙烯亚胺的聚丙烯腈膜(PAN-g-PEI)亲水性得到明显改善.     

正渗透技术中汲取液的研究进展

正渗透作为一种回收率高、能耗低、膜污染小的绿色膜分离技术被应用于海水淡化和污水净化过程中.正渗透是水分子通过选择性渗透膜从高水化学势区域向低水化学势区域的自发迁移过程,该过程的驱动力由汲取液与待处理液之间产生的渗透压差提供,而汲取液是决定这一过程驱动力的主要因素.本文介绍了正渗透技术的基本原理,并从环境友好的角度按照汲取液的回收及利用方式(加热或蒸馏回收、磁场或电场回收及膜法回收等)综述了汲取液的研究进展,对正渗透技术中汲取液的发展方向进行了展望.     

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%.     

三醋酸纤维素反渗透膜

本文以二氧六环、丙酮、乙醇等组成的混合溶剂制备三醋酸纤维素不对称反渗透膜。研究了几种制膜因素,如蒸发时间、凝固液温度,特别是凝固液种类等对膜反渗透性能的影响。测定了膜在不同浓度的 NaCl 进料液下反渗透性能。结果表明,该膜在操作压力为20公斤/厘米~2,以自来水为进料液的条件下,脱盐率可达93.2%,同时水通量为0.52米~3/米~2天;以0.5%NaCl 水溶液为进料液时,脱盐率可达94.3%,同时水通量为0.44米~3/米~2天。     

乙醇-水体系渗透汽化分离过程的影响因素

为了考察乙醇-水体系渗透汽化实验中影响因素对亲水性PAA-Al2O3复合膜分离性能的影响,采用中心组合旋转设计方法设计实验,以渗透通量和选择性为实验响应,建立了以接枝丙烯酸单体浓度、操作温度和料液浓度为变量的回归模型方程.通过回归模型的分析,发现在乙醇-水渗透汽化脱水实验过程中,对渗透通量影响最明显的是操作温度,其次是料液浓度;对选择性影响最明显的则是操作温度与料液浓度间的交互作用,其次是接枝丙烯酸单体浓度.为了对乙醇-水体系的渗透通量和选择性进行优化,运用满意度函数方法分析了回归模型方程.结果表明,料液浓度为95％(wt)的乙醇-水共沸混合物的优化条件为接枝丙烯酸单体浓度为8％(wt)和操作温度为55.9℃,其总体满意度函数值为0.50,优化结果是令人满意的.     

渗透汽化过程分离乙醇-水的模型分析

为了预测渗透汽化过程中渗透通量与渗透液中水的质量分数,对分离乙醇-水体系的连续操作错流型渗透汽化过程建立了数学模型,并在特定操作条件下进行了模拟计算,模拟计算值与实验值基本吻合.对渗透物水的质量分数进行了理论计算,并与实验值进行比较,为操作条件的进一步优化提供了理论依据.利用实验数据分别对乙醇和水的渗透通量进行回归,得到了乙醇和水的质量浓度的三次方程,根据该方程可以对渗透通量进行预测.     

聚乙烯醇修饰准对称无机膜的正向渗透效能

为进一步提高准对称结构无机薄膜(QSTFI膜)的正向渗透(forward osmosis,FO)效能,利用聚乙烯醇(PVA)对其进行亲水性修饰,研究了不同PVA质量分数对膜的水通量及比盐通量的影响.膜表征结果表明:经过PVA修饰的膜表面负电荷增多,有利于膜对Na+的截留;此外修饰膜表面的亲水性提高有利于获得更高的水通量.通过FO实验确定PVA最佳质量分数为0.5%.当提取液(DS)为2.0 mol·L-1Na Cl、原液(FS)为去离子水时,修饰膜水通量为67.08 L·m-2·h-1,比同条件下QSTFI膜水通量高12%;而比盐通量为0.15 g·L-1,比QSTFI膜低16.7%.     

基于PTFE中空纤维膜的膜蒸馏技术处理浓海水

通过调节挤出头的尺寸和拉伸倍数,制备出4种不同壁厚和孔径的聚四氟乙烯（PTFE）中空纤维膜。将PTFE中空纤维膜制成膜组件,采用真空膜蒸馏（VMD）技术处理浓海水。研究了PTFE中空纤维膜的壁厚和孔径、料液温度和流速、冷侧真空度等对产水通量和脱盐率的影响。结果表明：减小膜丝壁厚、增加膜孔径、提高料液温度、料液流速和冷侧真空度均可增加产水通量。但产水通量随浓缩倍数的增加而减小。整个实验过程中,4种PTFE中空纤维膜的脱盐率均保持在99.5%以上,且不受操作条件的影响。     

土壤中溶质运移的数学模型及其解析解

首先给出了非均匀土壤中考虑水动力弥散尺度效应的一维溶质运移两区模型,然后在初始浓度为零,半无限一维空间内第一类边界条件下,推导出了可动区和不动区溶质浓度分布Cm(x,t）,Cim(x,t）的解析表达式。     

多效膜蒸馏技术处理电镀废水反渗透浓水的研究

采用自主搭建的PTFE多效膜蒸馏装置对电镀反渗透浓水进行浓缩处理,研究热料液进口温度、冷料液进口温度和料液流量等对多效膜蒸馏中的产水通量、造水比和产水指标的影响,并对电镀反渗透浓水进行深度浓缩试验。结果表明:随着热料液进口温度的增加,产水通量和造水比均增大;随着冷料液进口温度的增加和料液流量的减小,产水通量减小但造水比增大。深度浓缩实验结果表明:当电镀反渗透浓水浓缩至8倍时,产水的电导率、COD、浊度和色度分别保持在50μs·cm-1、15mg·L-1、2NTU和15倍以下,脱盐率、CODCr、浊度和色度的去除率均保持在99%以上,均达到国家污水综合排放二级标准。     

纳滤处理腈纶废水的研究

采用纳滤设备对干法腈纶废水进行深度处理,考察了纳滤膜对COD、NH3-N及盐的截留率和脱色率的影响,操作压力和运行时间对渗透通量的影响。结果表明,经过纳滤技术处理后的水质COD截留率大于96%,NH3-N截留率大于95%,盐截留率大于94.5%,脱色率高达100%。纳滤膜的渗透通量随着操作压力的增大而增大,随着时间延长而下降。当操作压力为0.6 MPa时,纳滤膜的处理效果最好。该系统产水水质达到国家一级排放标准,并可以回用做工业用水。     

Treatment of oil/water emulsion by polyethylene glycol ultrafiltration membrane

Polyethylene glycol （PEG） membranes with different molecular mass cut-offs were used to treat oil/water emulsion, and the effects of experimental conditions including pressure, temperature and different operating modes on permeate flux and removal rate of chemical oxygen demand （CODcr） were studied. The results show that the permeate flux of ultrafiltration membrane is influenced by pressure and temperature; practical pressure is chosen to be 0.3 - 0.7 MPa for the PEG with molecular mass cut-offs of 8 000 and 0.7 - 1.0 MPa for the PEG with molecular mass cut-offs of 2500 ; and the practical temperature is chosen to be 25 - 32℃. Different operating modes of ultrafiltration also influence the permeate flux and removal rate of CODCr. The ultrafiltration membrane of intermittent cross-flow operating mode is easier to be influenced by blocky polarization and contamination than that of sequential cross-flow operating mode. Removal rate of CODCr in intermittent cross-flow and sequential cross-flow condition can be maintained at about 93%.     

错流微滤和超滤的一种新的数学模型

运用流体力学的基本理论,以微滤和超滤过程中膜污染研究结果为依据,提出了一种新的数学模型,其模型参数仅用极少量甚至两点实验值就可较准确地获得。用两种有代表性的无机膜和有机膜分离性质相差很大的固－液和液－液非均相混合物的实验结果,对该模型进行了检验,膜通量计算的平均偏差小于５％。还就膜、流体体质和流动状况对膜污染层厚度和浓度的影响,以及模型的改进作了讨论。     

辐照接枝改性对PVDF中空纤维膜性能的影响

采用高能电子束辐照接枝改性方法对PVDF中空纤维膜进行丙烯酸亲水化接枝改性,研究了辐照接枝改性对膜的表面亲和性和物化稳定性的影响.结果表明:改性膜的亲水性、纯水通量和对牛血清白蛋白的截留率较原膜均有明显提高,接枝率为17.8%时膜的水接触角由87°降至46°,接枝率为6%时膜纯水通量达到最大值1029 L(/m2·h),接枝率大于2%时膜对牛血清白蛋白的截留率基本大于90%;随着接枝率的提高,膜的拉伸断裂强力略有增加,断裂伸长先提高后下降,但变化不明显;经适宜浓度酸碱处理后,改性膜的力学性能和通量均保持较好水平,满足膜的使用及维护时物理清洗和化学清洗的要求.     

陶瓷微滤膜回收分子筛过程中的反冲洗技术

用陶瓷微滤膜处理微米级无机颗粒悬浮液过程中, 最大的问题是膜极易受到污染。许多实验证明,反冲洗技术是控制膜污染的一种稳定、有效、可重复的方法。在对陶瓷微滤膜回收分子筛颗粒过程中运用反冲洗技术控制膜污染进行研究中, 考察了反冲压力、反冲时间、反冲周期对反冲效果的影响。认为影响膜恢复通量的决定因素是反冲压力, 而反冲时间、反冲周期对膜恢复通量影响不大。从设备的耐压、能耗、投资等方面综合考虑, 确定了反冲压力为0 .4 MPa , 反冲时间为3 s;从工程实际运用出发, 将膜系统的有效透水率作为考察对象, 在膜的有效透水率最大值时膜系统的最佳反冲周期为10 min 。     

反渗透系统中产水通量的温度特性分析

分析了反渗透系统中膜体形变、水体粘度与表面张力等参数的温度特性，通过相关性分析确定了水体表面张力是影响反渗透系统产水通量的主要因素，并进一步明确了水体表面张力与膜亲水角及膜通量的关系。     

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.     

次氯酸钠溶液对反渗透复合膜的改性

用次氯酸钠(NaClO)溶液对一系列商品反渗透复合膜进行改性,考察该改性方法对4种商品反渗透膜的通量、截盐及脱硼性能的影响,同时考察了膜性能与进水pH值的关系.结果表明:通过控制NaClO改性条件可提升反渗透复合膜的脱硼和截盐性能;改性后的膜在进水pH=11的条件下,脱硼率达到最大,透过液中硼质量浓度小于0.5 mg/L,符合WHO饮用水硼浓度标准.     

纳滤膜分离浓缩煤化工高盐废水

利用NF-HF和NF-HS纳滤膜对煤化工废水二级反渗透浓水进行处理,重点考察其对Cl^-与SO₄^2-的分离效果、结垢离子的截留率以及膜抗污染性能,并采用STRO(卷式高压反渗透膜)对纳滤产水进行浓缩处理。实验结果表明,与NF-HS相比,NF-HF具有更优的Cl^-/SO₄^2-分离效果及钙、镁、硅离子截留效果和抗污染性能;NF-HF对Cl^-截留率为3.38%～6.03%,对SO₄^2-的截留率为91.18%～97.16%;对钙、镁、硅离子的最大截留率分别为90%、80%和40%;连续运行336 h, NF-HF的运行压力从初始的3.2 MPa升高至4.5 MPa,膜通量降低11%;经碱洗后恢复初始膜通量;STRO浓缩处理NF-HF透过液时表现出良好的浓缩效果和脱除COD效果,但其耐污染性能较差。NF-HF+DTRO(碟式高压反渗透)组合工艺使煤化工废水膜浓缩液进一步分离浓缩具备良好的可行性。     

反渗透系统均衡通量工艺

论述了反渗透系统中膜通量分布失衡的主要原因，探讨了均衡通量的三种工艺，分析了三种工艺的特征、功用及对系统性能的影响，为反渗透系统优化设计及运行提供了依据．