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%。     

KAUST-8膜的制备及其对乙醇/水体系的渗透汽化分离性能的研究

为实现乙醇作为燃料的高效利用,采用二次生长法制备出亲水性KAUST-8膜并将其对乙醇水溶液进行渗透汽化分离研究。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、比表面及孔隙度分析仪（BET）和热重等分析手段对KAUST-8晶体和膜材料的形貌、结构和性能进行表征,考察了不同操作温度和进料质量分数下,KAUST-8膜对乙醇水溶液分离效果的影响。结果表明,升高渗透汽化的操作温度,总渗透通量从281.44 g/（m²·h）增加至929.16 g/（m²·h）,分离因子从17.2降低至6.1。在同一渗透汽化温度（25℃）下,增大进料液中水的质量分数,水通量从124.2 g/（m²·h）增加到302 g/（m²·h）,总通量逐渐升高至359.2 g/（m²·h）,分离因子逐步从17.2提高至30.2。     

二次水热合成法制备ZSM-5分子筛膜及其渗透汽化性能

采用二次水热合成法在管状多孔莫来石支撑体上制备高耐酸性ZSM-5分子筛膜,系统地研究分子筛晶种和合成溶胶中H₂O/SiO₂摩尔比率对ZSM-5分子筛膜生长与渗透汽化性能的影响,采用X射线衍射、冷场扫描电子显微镜和电子能谱等表征技术分别对制备的ZSM-5分子筛及其ZSM-5分子筛膜的结构、形貌和Si/Al比进行表征。针对分离75℃、90% HAc/H₂O的水溶液,最优化条件下制备的ZSM-5分子筛膜表现出优良的渗透汽化性能,渗透通量和分离因子分别为0.98kg/(m²·h)和890。此外,本研究所采用制备耐酸性ZSM-5分子筛膜的方法表现出良好的重现性,重复制备的12根ZSM-5分子筛膜在75℃下分离90% HAc/H₂O的水溶液时,平均通量和分离系数分别为（0.85±0.15）kg/(m²·h)和650±290。再者,ZSM-5分子筛膜在45～75℃的温度范围内分离50%～95% HAc/H₂O水溶液时都表现出优良的渗透汽化性能。     

正渗透策略和化学清洗海水淡化反渗透膜

为解决海水淡化过程中反渗透膜的污染问题,研究了基于正渗透策略的反渗透产水、模拟反渗透浓水、模拟海水不同的组合清洗和清洗时间对膜通量和截留率的影响。针对不可逆污染,研究了不同化学清洗药剂、浸泡时间、浓度对膜通量和截留率的影响。结果表明,正渗透策略清洗方式中,淡水/模拟反渗透浓水的组合清洗方式效果最佳,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至13.6 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至92.80%。此外,经质量分数为2%的柠檬酸溶液浸泡2 h后,再使用质量分数为1%的乙二胺四乙酸四钠盐和0.3%的三聚磷酸钠溶液浸泡1.5 h,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至14.3 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至96.27%。从SEM和AFM图可以看出,正渗透清洗策略并未对膜表面选择层造成损坏,且可以清洗膜表面的有机污染物和无机污染物,因此,应用这种方法对污染的反渗透膜进行清洗,可延长化学清洗周期,减少化学清洗剂用量,具有一定的工业应用前景。     

二次生长法制备NaA型沸石膜及其在渗透汽化中的应用

首先采用负压法在氧化铝载体上引入晶种,再通过二次生长法合成了NaA型沸石膜,考察了各种因素对制膜的影响。结果表明,在90℃时反应晶化3h,能够形成最佳的NaA膜层。对于质量分数为90%的乙醇水溶液,所合成的膜的渗透汽化通量为0 19kg/(m2·h),分离因子达300以上。在此基础上研究了渗透汽化温度、渗透液浓度对于分离性能的影响,获得了渗透汽化过程的初步规律。     

PDM/PES渗透汽化膜的制备及性能研究

采用界面聚合的方法制备了聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDM)/聚醚砜(PES)渗透汽化脱盐膜，通过SEM、XPS对膜的微观结构和表面化学元素进行表征。考察了原料液质量浓度、进料液温度对膜的水通量和脱盐率的影响，并监测了膜的长期运行稳定性。结果表明，PDM质量浓度为16 g/L、进料液温度为50℃、进料NaCl水溶液质量浓度为35 g/L时，PDM/PES膜的水通量达到13.7 kg/(m²·h),截留率高达99.9%。     

脱乙酰基改性乙酸纤维薄膜对乳化油分离及积垢机理的探究

利用静电纺丝制造乙酸纤维素膜（CA纤维膜）,并利用添加TiO₂及脱乙酰基（d-CA）对CA纤维膜进行改性,后续对膜过滤特性、渗透通量、油水乳化液去除效率、反洗特性及积垢机制进行讨究。结果显示,CA纤维膜通过TiO₂及d-CA改性后可以提高膜的热稳定性及亲水性能,并得到稳定的纯水通量和过滤通量;最佳的比例为TiO₂@d-18.5%CA纤维膜,在40kPa跨膜压差、60min的操作条件下,其纯水通量、过滤通量、1g/L油水乳化液去除效率以及反洗后通量分别为824.8L/(m²·h)、(311.3±12.5)L/(m²·h)、93.6%±1.1%、451.5L/(m²·h);另外,添加TiO₂可能导致油水乳化液在膜表面不可逆阻力比例的增加,脱乙酰基改性CA纤维膜则可以降低膜自身阻力及增加可逆阻力的比例,提高CA纤维膜在油水分离方面的潜力。     

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))。     

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。     

真空膜蒸馏分离乙醇溶液试验研究

采用真空膜蒸馏装置处理乙醇溶液,探究采用真空膜蒸馏浓缩高浓度乙醇溶液时的膜蒸馏效能及可行性,考察进料温度、进料乙醇浓度等因素对膜蒸馏效能的影响。结果表明,温度能显著提高膜通量,当温度从50℃上升至75℃时,膜通量从3.90 kg/(m²·h)增加至19.90 kg/(m²·h),乙醇通量从1.84 kg/(m²·h)增加到9.17 kg/(m²·h);随着进料乙醇浓度的增加,膜通量与乙醇通量均升高。在浓缩时间为2.0～2.5 h时,高浓度乙醇溶液的膜蒸馏浓缩分离过程运行稳定,在浓缩时间超过2.5 h后,出水通量有增加的趋势,出水乙醇质量分数和分离比有下降的趋势,且膜面上出现浸润点,经试验分析可知膜发生浸润现象是由于管道和膜组件的材质在高温、高浓度下的乙醇溶液中不稳定所致,后续可应用其他材质的膜组件以及耐高温的新型膜材料进行处理。     

Enhancement of NaA zeolite membrane properties through organic cation addition

Thin NaA zeolite membranes, with uniform and small crystals, were prepared on the tubular -Al₂O₃ support by adding a small amount of tetramethylammonium hydroxide (TMAOH) in the clear synthesis solution. The as-synthesized NaA zeolite membranes were characterized by XRD and SEM. The permeation properties of the membranes were evaluated by pervaporation and gas permeation. The effects of TMAOH amount on membrane formation and permeation properties were investigated. By addition of suitable amount of TMAOH in the clear synthesis solution, the crystals size of NaA zeolite could be remarkably reduced from about 10 μm to 3–4 μm, and the membrane thickness correspondingly reduced from about 16 μm to 5 μm. The thinner membrane prepared by adding TMAOH in the clear synthesis solution, with uniform and small crystal, displayed higher perm-selective properties than that without adding TMAOH. For the as-synthesized NaA zeolite membrane prepared with adding suitable amount of TMAOH (x = 1), the separation factor (water/isopropanol) was 4700 and the flux was 1.67 kg/(m² h), which were higher than that without adding TMAOH of 339 and 1.08 kg/(m² h), respectively. The ideal separation factor of H₂/N₂ was 6.60, higher than that without adding TMAOH of 3.41.     

Scale-up of NaA zeolite membranes onα-Al2O3 hollow fibers by a secondary growth method with vacuum seeding

NaA zeolite membranes were prepared by secondary growth method on the outer surface ofα-Al2O3 hollow fiber supports. Vacuum seeding method was used for planting zeolite seeds on the support surfaces. Hydrother-mal crystallization was then carried out in a synthesis solution with molar ratio of Al2O3:SiO2:Na2O:H2O=1:2:2:120 at 100 °C for 4 h. Effects of seeding conditions on preparation of hollow fiber NaA zeolite membranes were extensively investigated. Moreover, hollow fiber membrane modules with packing membrane areas of ca. 0.1 and 0.2 m2 were fabricated to separate ethanol/water mixture. It is found that the thickness of seed layer is obviously affected by seed suspension concentration, coating time and vacuum degree. Close-packing seed layer is required to obtain high-quality membranes. The optimized seeding conditions (seed suspension mass concentration of 0.5%–0.7%, coating time of 5 s and vacuum degree of 10 kPa) lead to dense NaA zeolite layer with a thickness of 6–8μm. Typically, an as-synthesized hollow fiber NaA zeolite membrane exhibits good pervaporation performance with a permeation flux of 7.02 kg·m?2·h?1 and separation factor N 10000 for sepa-ration of 90%(by mass) ethanol/water mixture at 75 °C. High reproducibility has been achieved for batch-scale production of hollow fiber NaA zeolite membranes by the hydrothermal synthesis approach.     

T型分子筛膜的制备及其对含酸乙腈-水的分离性能

石化医药行业会产生大量乙腈废液,通过无机分子筛膜分离技术进行回收可以创造可观的经济价值。然而,乙腈废液水含量较高,并且具有一定的酸性,目前应用比较广泛的NaA型分子筛膜不能在该体系下长期使用。使用自制的平均粒径为600 nm的T型分子筛作为晶种,采用真空涂敷法将晶种负载在α-Al₂O₃载体管表面,在150 ℃下水热晶化16 h制备出T型分子筛膜,并对其做膜性能评价实验。结果表明,自制的T型分子筛膜在进料流量为3.5 L/h、温度为100 ℃条件下对含有1%（质量分数）乙酸和10%水（质量分数）的乙腈混合溶液进行膜分离脱水实验,渗透通量为2.51 kg/（m ²·h）;在120 h长时间运行过程中,分离系数保持在2 250以上,T型分子筛膜性能基本保持不变。     

合成次数及硅铝比调控SAPO-34分子筛膜的乙醇脱水性能

SAPO-34分子筛膜因其独特的孔道结构和优异的稳定性被广大学者所青睐,目前的研究大多集中在催化、吸附和气体分离等方面,而关于其在液体分离中的研究鲜少报道。本文在Al₂O₃中空纤维支撑体表面分别一次和二次合成制备了SAPO-34分子筛膜,考察了四种不同硅铝比对SAPO-34分子筛膜结构形貌和性能的影响,并用于乙醇溶液的渗透汽化脱水,考察了操作温度、原料液中乙醇浓度以及分子筛合成次数对分离效果的影响。研究结果表明,硅铝比为0.5的二次合成的SAPO-34分子筛膜具有连续而致密的分离层和良好的渗透汽化分离性能,60℃下对乙醇（90%）-水（10%）的分离因子可以达到1170,渗透通量为0.9 kg/(m²·h)。     

TMCS修饰MFI分子筛膜的制备及乙醇/水分离稳定性的研究

采用三甲基氯硅烷（TMCS）作为修饰源对MFI分子筛膜进行表面改性,系统考察了TMCS浓度以及修饰时间对于MFI分子筛膜在分离乙醇/水混合物时的性能影响。SEM、XRD、²⁹Si NMR、FT-IR、接触角实验及分离实验结果表明,TMCS可以与硅羟基反应,嫁接分子筛膜表面,在消除膜表面硅缺陷的同时提高膜的疏水性及膜分离性能的稳定性。随着TMCS浓度以及反应时间的增加,修饰后MFI分子筛膜的通量及分离因子略有下降,但稳定性增强。在TMCS的浓度为0.4%（质量）,修饰时间为2 h时,所得到的膜具有最佳渗透汽化分离性能,并可在60℃下分离5%（质量）乙醇/水混合物时保持良好的稳定性。在连续90 h渗透汽化分离过程中,其渗透通量稳定在1.61 kg·m^-2·h^-1 左右,分离因子保持在20以上。     

二元醇共价交联羧基化石墨烯复合膜和正丁醇脱水性能

以二元醇(乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇)为交联剂,通过抽滤的方式在涂覆盐酸多巴胺的聚醚砜(PES)支撑层上制备了共价交联的羧基化石墨烯/聚醚砜(CG/PES)复合膜。稳定性测试证明盐酸多巴胺的涂覆和二元醇的交联显著提高了分离层和支撑层以及CG纳米片间的结合力。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和水接触角测试仪对复合膜的物化性质和微观形貌进行了表征。结果表明,所得复合膜的分离层连续无缺陷,厚度在60～64nm之间。二元醇与CG纳米片上的羧基成功发生反应,将CG纳米片锚固在一起。交联剂的引入没有大幅降低亲水性且实现了对分离层层间距的有效调控,随二元醇分子尺寸增加,所得复合膜的层间距由0.761nm提高到0.778nm。CG/PES复合膜对正丁醇/水混合物具有优良的渗透汽化分离性能。在料液温度为50℃、料液中水的质量分数为10%时,三种交联剂所得复合膜的渗透通量分别达到0.79kg/(m²·h)、0.87kg/(m²·h)和0.96kg/(m²·h),而分离因子比未交联的复合膜高一个数量级。15天的...     

Forward-osmosis strategy and chemical cleaning of seawater desalination reverse osmosis membranes

In order to settle the membrane fouling of reverse osmosis membranes in seawater desalination process, this study reported a novel strategy based on forward-osmosis process and discussed the effects of different factors like different cleaning combination among reverse osmosis product, simulated reverse osmosis concentrate and simulated seawater, as well as cleaning time on the membrane permeate flux and salt rejection. For irreversible fouling, the effects of different chemical cleaning agents, immersion time and concentration were also investigated in this study. The results exhibited that the cleaning combination between diluted water and simulated reverse osmosis concentrate possessed the best cleaning performance in the process of forward-osmosis cleaning. Such approach also enhanced normalized flux from 9.48 L/(m²·h·MPa) to 13.6 L/(m²·h·MPa) and enhanced NaCl rejection from 80.59% to 92.80%. Furthermore, the normalized flux was enhanced from 9.48 L/(m²·h·MPa) to 14.3 L/(m²·h·MPa) and NaCl rejection was also enhanced from 80.59% to 96.27% after soaking in 2%(mass) citric acid solution for 2h, soaking with 1%(mass) ethylenediamine tetra-acetic acid tetrasodium salt and 0.3%(mass) sodium tripolyphosphate solution for 1.5 h. According to the result of SEM images and AFM images, the forward-osmosis cleaning strategy could not cause the damage of selective layer of membrane surface and caused the drop of inorganic and organic fouling on the membrane surface. Hence, cleaning fouled RO membranes by such approach could prolong the chemical cleaning cycle and reduce the amount of chemical cleaning agent, which has certain industrial application perspectives.     

二苯并-18-冠醚-6/聚醚嵌段酰胺膜富集水中苯酚性能研究

为提高聚醚嵌段酰胺 （PEBA）膜对水中苯酚的选择分离性能,采用二苯并-18-冠醚-6 (CE) 对PEBA膜进行改性制备了PEBA/CE渗透蒸发膜。通过FT-IR、SEM表征证实了CE与PEBA紧密结合且CE均匀分布在膜表面;AFM表征表明CE的修饰有效地提高了膜表面与苯酚的接触面积;水接触角测试表明CE的修饰极大地提高了PEBA/CE膜的疏水性。同时系统地研究了膜中CE含量、原料液苯酚浓度、进料温度对膜渗透汽化性能的影响,结果表明CE能显著提高PEBA膜对苯酚的选择性,在料液苯酚为0.8%（质量）及70℃操作温度条件下,当CE 的添加量为PEBA的6%（质量）时,PEBA/CE-6膜的分离因子和渗透通量分别为23.34和494.40 g/(m²·h),远超PEBA膜性能[分离因子8.46,总渗透通量547.48 g/(m²·h)]。长期性能稳定性测试表明所制备PEBA/CE-6膜具有良好稳定性,具有较好的工业运用潜力。     

高通量二氧化硅复合膜的制备及其渗透汽化性能研究

二氧化硅复合膜展现出的耐酸性和稳定性在渗透汽化领域有着广阔的应用前景。本文采用真空抽吸浸渍法制备二氧化硅复合膜的支撑层,得到高通量二氧化硅复合膜。本文对支撑层真空抽吸的最优条件进行探究,并采用扫描电镜对膜层的表面、截面形貌结构进行表征。结果表明,当支撑层溶胶质量浓度为2%,真空抽吸时间为10 s,真空抽吸压力为0.10 MPa时制备出致密的二氧化硅复合膜,其膜层厚度为6~7 μm。将本文制备的二氧化硅复合膜应用于异丙醇水溶液渗透汽化中,该膜显示出优异的分离性能,其中异丙醇的渗透通量为6.42 kg/(m²·h)。