基于双层复合基膜的界面聚合正渗透膜的制备及表征

以不同结构的双层PEEK-WC中空纤维为基膜制备了界面聚合正渗透复合膜.基膜外表面孔径会对界面聚合层产生影响,小孔径的表面有利于形成更致密、截留性能更高的聚酰胺层.支撑层孔隙率提升和表面孔径及孔隙率增大会提高通量.内浓差极化现象不仅受支撑层的影响,还受到汲取液种类的影响.与NaCl相比,使用Na_2SO_4做汲取液使水通量提高1.3~1.6倍,反向盐通量降低76%~95%.     

基膜结构对聚酰胺TFC膜正渗透性能的影响

对于正渗透过程来说,膜的结构参数是衡量内浓差极化的重要指标.本文首先研究了基底对相转化法制备的基膜结构和性能的影响,并进一步研究了基膜结构对聚酰胺TFC膜正渗透性能的影响.结果表明,基底的亲水性和多孔结构分别是影响基膜结构的两个重要因素,其中多孔基底在提高基膜底面开孔率和增大膜断面指状孔结构和贯通性方面影响更大;分别以1mol/L的NaCl溶液和去离子水作为汲取液和原料液时,在多孔基底所制备的基膜上形成的复合膜的正渗透水通量可达到38.6L/(m~2·h),反向盐通量为8.0g/(m~2·h),相比于传统以玻璃板为基底所形成的复合膜,膜的结构参数从386.0μm下降到172.5μm.     

层层组装界面聚合制备聚酰胺复合正渗透膜研究

以聚丙烯腈(PAN)为支撑膜材料,利用相转化法制得PAN基膜,水解改性后作为支撑层,通过界面聚合法制备聚酰胺正渗透复合膜.考察了界面聚合次数对复合膜表面形貌结构、粗糙度、亲水性及正渗透性能、反渗透性能的影响.实验结果表明,膜表面粗糙度和亲水性随着界面聚合次数的增加而增大,而反渗透水通量随着界面聚合次数的增加而减小,盐截留率随之而增大,而正渗透性能测试中水通量和盐逆向通量随界面次数的增加而减小.综合得知,经过2次界面聚合后,复合膜表面粗糙度和亲水性较好,正渗透水通量达到16.97L/(m~2·h),盐逆向通量为6.02g/(m~2·h).     

聚砜基复合正渗透膜的结构设计与性能表征

采用连续制膜技术制备聚酯(PET)筛网增强型聚砜(PSf)基膜,并通过两次刮涂的方法获取单皮层基膜,通过在基膜表面界面聚合制备复合正渗透(FO)膜.PET筛网的引入使基膜内部大孔贯通性变差,孔隙率和纯水通量降低,另一方面,却大大增强了基膜强度,并使其更具韧性.基膜引入PET筛网,所得复合膜正渗透过程中的内浓差极化程度有所增大,由于单皮层基膜底面较为疏松,且PET筛网局部裸露出来形成界面大孔,故所得复合膜传质阻力降低,以2mol/L的NaCl溶液为汲取液,其正渗透水通量比双皮层基膜复合膜高50%左右.本文提出一种提高正渗透膜性能的新型方法,即通过结构设计获取单皮层的基膜,不仅能够提高复合膜水通量,还能减少膜脱水现象的发生.     

构建高性能复合正渗透膜及其在果汁浓缩中的应用

传统果汁浓缩技术存在营养损失大和口感差,以及设备管理成本高等缺点.近年来,正渗透技术因其可以弥补传统浓缩技术的缺陷,受到越来越多的关注.但浓缩过程中由于缺乏高性能的正渗透膜,大大限制了其应用推广.通过在聚砜支撑层背面构建碳纳米管(CNT)抗污染层,在支撑层表面界面聚合制备高性能聚酰胺复合正渗透膜,并应用于果汁浓缩.通过扫描电子显微镜的表征、支撑层盐扩散系数及TFC膜的水通量和反向盐通量的测定等方法,考察了CNT层对TFC膜结构及性能的影响.随后考察在实际果汁浓缩时TFC膜的通量衰减和恢复情况.结果表明,当抽滤CNT分散液的体积为20mL时,TFC膜性能最佳,浓缩果汁时膜通量显著优于未含CNT的对照膜.运行4 200min进行果汁浓缩时,膜通量衰减率和恢复率均明显优于对照膜.     

碳纳米管中间层高性能正渗透复合膜的制备与研究

为了制备兼具高通量和高盐截留的聚酰胺正渗透复合膜,采用喷涂的方法在传统聚砜基底制备构建超薄碳纳米管(CNTs)中间层,并在碳纳米管中间层表面界面聚合制备聚酰胺层.本文从聚酰胺复合膜的支撑层和活性层之间的界面调控入手,系统研究了CNTs中间层对聚酰胺(PA)活性层生成过程和形貌结构的影响,并测试分析了CNTs中间层对聚酰胺复合膜正渗透性能的影响.实验结果表明,喷涂CNTs中间层的复合正渗透膜显著提升了水通量,在1mol/L的NaCl溶液作为汲取液的情况,复合膜在PRO模式下的平均水通量达33.27L/(m2·h),较未含有CNTs中间层的复合膜通量提升了55.18%,而且"净盐通量"下降了26.63%,仅为0.047g/L.通过构建碳纳米管(CNTs)中间层,大幅提升了聚酰胺复合正渗透膜的水通透性,同时并不牺牲复合膜的盐截留性能,克服了传统正渗透复合膜的水渗透-盐截留trade-off效应.     

重庆研究院在自支撑氧化石墨烯纳米复合正渗透膜方面获进展

正近日,中国科学院重庆绿色智能技术研究院膜技术与应用工程中心在自支撑氧化石墨烯纳米复合正渗透膜方面取得研究进展。内浓差极化和膜污染是正渗透膜技术在实际应用中的难点,改变膜表面及支撑结构可以提高正渗透膜的性能。该研究将石墨烯和三乙酸纤维作为复合膜材料,研制出了自支撑     

支撑层对PDMS复合膜渗透汽化性能的影响

以相转化法制备的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSF)三种多孔膜作为支撑层,制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜用于渗透汽化乙醇/水混合物的分离。采用能量色散X射线光谱仪(EDX)定量表征了PDMS在支撑层表面的厚度(L0)和支撑层内的渗入深度(Li),研究发现,PDMS在各支撑层表面的厚度、支撑层内渗入的厚度有显著差异,PDMS复合膜的渗透通量与(L0+Li)间存在近似的线性关系,表明PDMS在支撑层中渗入深度不同是造成不同底膜支撑的PDMS复合膜渗透汽化性能差异的根本原因。文中提出选择层总厚度(Lt=L0+Li)概念,通过线性拟合得到PDMS复合膜渗透通量与Lt之间的定量关系,可以用来估算PDMS复合膜的渗透通量,并预测复合膜渗透通量极大值。     

无机纳米颗粒对聚氯乙烯(PVC)/聚醚砜(PES)共混膜的性能影响

首先探讨了ZnO、Al2O3、TiO2、SiO2四种无机纳米颗粒的加入对PVC/PES共混溶液剪切黏度的影响,在此基础上研究了纳米颗粒的加入对PVC/PES共混膜断面和表面微观结构、水通量、截留率、亲水性、孔隙率、机械性能等的影响.结果表明,四种无机纳米颗粒均使共混膜的表面孔径和孔隙率减小,亲水性和截留率增大.添加无机纳米颗粒的膜,其孔隙率越大,水通量也越大.未添加无机纳米颗粒的PVC/PES共混膜,孔隙率最大,但水通量小于添加SiO2和ZnO后的膜.这一点说明膜的水通量不仅与孔隙率有关,与膜的亲水性也有密切的关系.另外,加入无机纳米颗粒还可以略微改善膜的抗拉伸性能.     

TiO2改性静电纺复合超滤膜抗污染性能的研究

膜污染是制约超滤膜广泛使用的最重要因素之一,膜污染直接影响到膜的使用寿命及膜的分离性能.本文采用静电纺丝技术制备了PET/PVA纳米纤维复合超滤膜,通过溶剂浸泡处理复合膜,将PVA纳米纤维层溶胀并交联,形成具有抗污染性能的PVA表面致密层结构,所制备的复合纳米纤维超滤膜具有水通量损失率小、通量恢复率高的优点.通过在PVA中添加不同质量分数的TiO2进一步改善膜的亲水性和抗污染性能.使用死端过滤系统过滤10 mg/L腐殖酸溶液,测试结果表明:复合膜的分离性能和抗污染性能在一定范围内随着TiO2的增加而增大.亲水性TiO2的添加能够进一步增强PVA的亲水性,对复合膜抗污染性能的提高有重要作用.但是,TiO2的添加也会增大膜表面的粗糙度,不利于膜抗污染性能的提高,因此,TiO2有一个合宜的添加限度.