阴离子交换膜改性及抗污染性能研究进展

电渗析技术应用于工业废水脱盐时,废水中有机物及其它杂质组分等会造成膜污染,进而影响脱盐性能。电渗析膜污染防治对促进电渗析在工业废水处理中的应用有重要意义。相比于阳离子交换膜,阴离子交换膜更易形成有机污染,且更严重。阴离子交换膜污染主要由腐殖酸、牛血清蛋白、阴离子表面活性剂等有机物造成,污染过程主要受静电作用、亲和作用和几何因素的影响。膜改性提高阴离子交换膜的抗污染性能是电渗析膜污染防治的有效方法,目前已有许多有关膜改性提高阴离子交换膜抗污染性能的报道。膜改性方法主要有化学改性法、等离子体改性法、表面涂覆改性法、电沉积改性法、自聚合改性法及改进基膜结构法等。本工作对阴离子交换膜改性及抗污染性能的研究进展进行了综述,对不同改性方法的优缺点进行了分析和评价。这些改性方法能提高阴膜表面的负电荷密度和亲水性、降低膜表面粗糙度和基膜含水率等,因此可以改善阴离子交换膜的抗污染性能。然而,目前研究获得的改性阴离子交换膜仍存在修饰层不稳定、抗污染性能不理想和性能测试不系统等缺点,需进一步优化改性方法、改性工艺、组分修饰及性能测试等,以获得抗污染性能稳定且效果良好的改性阴离子交换膜。     

不同侧链BPPO阴离子交换膜的制备及其抗污染性能

采用含有不同碳链长度的4-乙基吡啶、3-丁基吡啶与3-己基吡啶,通过亲核取代反应分别对溴化聚苯醚（BPPO）进行季铵化,制得三种阴离子交换膜（QBPPO-1、QBPPO-2、QBPPO-3）并对其电化学性能、脱盐性能以及抗污染性能进行了研究。实验结果表明随着吡啶环上烷基碳链的增长,制得的离子交换膜的离子交换容量呈现下降趋势,由1.92 mmol/g降至1.34 mmol/g,而膜面电阻逐渐增加,由2.99 Ω·cm²增加到10.59 Ω·cm²;在电渗析实验中,与商业日本Fuji阴离子交换膜相比,本实验制备的三种离子交换膜均呈现出较高的脱盐率;在污染实验中,随着高分子骨架侧链碳链的增长,离子交换膜在污染实验中的的转折时间逐渐变短,抗污染能力下降;计算模拟结果表明疏水作用在有机污染物（十二烷基苯磺酸钠）与离子交换膜内高分子骨架侧链的亲和相互作用中占有重要地位。     

阴离子交换膜的研究进展

从阴离子交换膜的制备材料、制备方法以及阴离子交换膜表面改性分析3个方面概述了阴离子交换膜的研究进展:阴离子交换膜制备材料主要有壳聚糖类、聚砜类、苯醚类以及聚氟乙烯类;阴离子交换膜最常见的制备方法,一种是从单体出发聚合成基膜然后功能基化制备阴离子交换膜,另一种以聚合物为基材,通过相转化的方法制备基膜;对当前阴离子性能的改性主要集中于抗污染性、1价和2价离子分离、机械强度、化学稳定性等性能的改性。阴离子交换膜在燃料电池、污水处理等领域具有广泛的应用,其高性能、低成本、新型、绿色环保也是当前需要大力发展的材料。     

阴离子交换膜电解池的研究进展

阴离子交换膜电解池（AEMWE）可以将稀碱性溶液或纯水作为电解液,使用较为廉价的阴离子交换膜和高活性的非贵金属催化剂,有效降低电解水能耗且大幅减少投入成本。本文对AEMWE的性能特点和发展优势进行了总结,详细分析了AEMWE中的催化剂材料、阴离子交换膜和离聚物等关键组件的研究进展。研究认为,Ni-Fe基催化剂将是最有可能的阳极材料,通过设计新型催化剂层,制造多孔结构,解决催化剂的溶解问题;通过提高离子交换容量来有效提升离聚物和阴离子交换膜的离子电导率、水扩散系数和耐久性等。最后提出了未来AEMWE的研发方向,通过对膜电极组件进行材料创新和工艺优化,发展纯水作为电解液,提高测试体系的灵活性,获得高效、低成本、稳定的AEMWE制氢装置。     

改性离子交换膜抗污染性能研究进展

介绍了离子交换膜污染的原因和分类,根据对离子交换膜的不同要求,从3个方面详细阐述了提高离子交换膜抗污染性能的改性方向,指出探寻新的改性方法、开发新型亲水性膜材料是将来提高膜抗污染性能的主要途径。     

21世纪初期染料工业展望

该文着重指出我国染料工业在２１世纪初,仍应优先发展分散、活性染料、但重点放在商品化技术上。在原料和产品生产技术上应向无害化、对环境友好的生产新技术、新工艺方向发发。与此同时,有机颜料,功能染料,功能染料应有一个较大幅度的发展。     

两性离子改性膜及其抗污染性能研究进展

膜的蛋白污染限制了膜的应用范围,由于两性离子具有稳定的抗蛋白质污染性能,两性离子材料已被广泛用于提高膜的抗污染性能研究中。"接枝聚合"是一种在膜表面引发接枝单体的技术。它是提高膜抗污染性能的一种简单、有用且通用的改性方法。综述了两性离子改性膜及其抗污染性能的研究进展。     

车用燃料电池阴离子交换膜材料研究进展

介绍了车用燃料电池阴离子交换膜材料的研究进展和制备方法。阴离子交换膜材料可分为主链型、侧链型、超支化型及交联型。主链型阴离子交换膜材料耐热性能、力学性能和离子交换性能优异,但耐碱性较差;侧链型阴离子交换膜材料结构与性能易调控,耐碱性优异;超支化结构和交联结构能够赋予阴离子交换膜材料更高的耐水性、耐碱性、稳定性和离子传导性能。阴离子交换膜材料主要通过直接聚合法和后功能化法制备,两种方法优缺点各异,需根据实际情况进行选择。     

单价选择性阴离子交换膜改性研究进展

总结了目前单价选择性阴离子交换膜在改性方面的研究进展,着重从掺杂改性、涂覆表面改性、电沉积表面改性及化学接枝表面改性四个方面详细阐述了提高阴离子交换膜单价选择性的方法,并分析了限制单价选择性阴离子交换膜发展的因素,最后指出明晰改性机理和拓展改性新方法是今后阴离子交换膜提升单价选择分离性能的发展方向。     

基于聚苯醚的阴离子交换膜研究进展

概述了基于聚苯醚(PPO)的阴离子交换膜的电导率问题,介绍了基于PPO的阴离子交换膜的耐碱性问题,并从主链、功能基团和硅烷偶联剂的结构3个方面综合分析了其对阴离子交换膜性能的影响,提出了相应的解决方法。     

双极膜电渗析再生酸碱过程中的阴膜漏氢研究

对3种阴离子钠盐三室双极膜电渗析再生酸碱过程中的酸室漏氢现象进行了研究.结果表明,NaCl和Na2SO4双极膜电渗析过程中始终存在阴膜H+泄漏现象,而C6O7H5Na3阳膜OH-泄漏与阴膜H+泄漏先后发生.3种钠盐漏氢程度顺序为Na2SO4>NaCl>C6O7H5Na3.漏氢导致盐室溶液pH值下降,Na2SO4盐室pH...     

聚醚砜／壳聚糖共混耐污染超滤膜的研制

采用相转化法,以聚醚砜（PES）、壳聚糖、聚乙二醇400（PEG400）、吐温80和LiCl／N,N-二甲基乙酰胺（DMAo）混合溶剂为原料制备聚醚砜／壳聚糖共混耐污染超滤膜。并对影响超滤膜结构和性能的各个因素进行了研究。结果表明．在壳聚糖质量分数为0．3％、反应温度为80℃条件下制备的聚醚砜／壳聚糖共混耐污染超滤膜性能最优。在25℃、0．1MPa操作条件下,膜的纯水通量为745．22（L／m2·h）,牛血清白蛋白截留率为91．79％。改性后的超滤膜表面接触角为74．6°,阻力增大系数为0．54,通量衰减速度小于未改性超滤膜,亲水性能和耐污染性能得到很大提高。     

抗污染膜在电镀废水回用中的应用

用抗污染超滤膜聚偏氟乙烯(PVDF)合金膜、高压纳滤膜(聚芳香酰胺膜)处理含Cr6+,Ni2+,Cu2+重金属离子的电镀废水.抗污染PVDF合金超滤膜在经过三次电镀废水处理后,膜通量由4.2 L/h降为3.6 L/h,透过液的透光率大于96.3%,可去除大部分有机物.超滤透过液经过纳滤处理后,纳滤透过量由1.8 L/h降低为1.7 L/h,并且在1.5 h后基本保持不变,对Cr6+,Ni2+,Cu2+的去除率达97%以上.电镀废水经抗污染超滤膜-高压纳滤组合工艺处理,可达电镀清洗水标准,回用率达到85%.     

耐污染PVC/PSf共混超滤膜的研制

试验采用干—湿法纺丝工艺制备聚氯乙烯/聚砜共混超滤膜,以活性艳兰KN-R染料废水作为料液,研究不同配方的PVC/PSf共混膜对活性艳兰KN-R染料的吸附性能,并通过正交试验以膜的纯水通量、吸附染料前后膜的污染度和在1 M Pa压力下膜对染料的截留率等对膜性能进行综合评价,对兼顾耐污染性和良好过滤性能的PVC/PSf共混膜进行优选。实验结果表明,适合活性艳兰KN-R染料过滤的最优膜液组成为:聚合物含量18%、PVC与PSf共混比6:4、以PVP作添加剂且含量为5%。     

二硫代二丙酰胺衍生物的合成、表征及其防污性能研究

以丙烯酸甲酯为原料,经二硫代反应和酰胺化反应,得到N,N'-二异丙氧基丙基二硫代二丙酰胺(IPD)、N,N'-二乙氧基丙基二硫代二丙酰胺(EPD)、N,N'-二正辛基二硫代二丙酰胺(OLPD)3种二硫代二丙酰胺衍生物,利用红外和核磁表征其结构,并将其作为防污剂制备海洋防污涂料,海上挂板结果表明,6个月内3种化合物都有较好的防污作用,其防污效果IPDOLPDEPD。     

一种提高蜂窝陶瓷抗污性能的方法

目前蜂窝陶瓷产品由于不上釉,孔道内壁粗糙,使用时容易吸附环境中的微小固体颗粒,导致蜂窝陶瓷的孔壁表面受到污染。当污染物聚集过多就会阻塞蜂窝陶瓷内部的通道,影响产品的使用性能及寿命,以下介绍了一种提高蜂窝陶瓷抗污性能的方法,能延长其使用寿命。     

一种提高蜂窝陶瓷抗污性能的方法

目前蜂窝陶瓷产品由于不上釉,孔道内壁粗糙,使用时容易吸附环境中的微小固体颗粒,导致蜂窝陶瓷的孔壁表面受到污染。当污染物聚集过多就会阻塞蜂窝陶瓷内部的通道,影响产品的使用性能及寿命,以下介绍了一种提高蜂窝陶瓷抗污性能的方法,能延长其使用寿命。     

环境友好型无铜自抛光防污涂料的制备与性能研究

以自制丙烯酸锌树脂为主要成膜物,加入吡啶硫酮锌(Zn PT)和吡啶三苯基硼烷(PK)这2种有机防污剂及填料等配制成无铜自抛光防污涂料。分析了有机防污剂含量对涂料基本性能的影响;通过防污涂料浅海浸泡实验考察涂料在实际海洋环境中的防污性能。结果表明:当Zn PT与PK的质量比为6∶4时,无铜丙烯酸锌基防污涂料具有良好的防污性能。     

KH-570改性纳米TiO_2复合丙烯酸防污涂料性能研究

以硅烷偶联剂KH-570改性纳米TiO2,将其添加到丙烯酸树脂中,制得改性纳米TiO2复合丙烯酸树脂。通过扫描电镜表征和接触角分析,发现KH-570改性纳米TiO2复合丙烯酸树脂成膜后具有明显的微米-纳米表面结构,成膜物的水接触角由75°提高到115°;海上挂板实验表明:KH-570改性纳米TiO2复合丙烯酸防污涂料具有较强的防污性能,能够有效抑制海洋生物附着。     

Surface Engineering of Microporous Polypropylene Membrane for Antifouling: A Mini-Review

The surface properties of polymer membranes are very important to their separation performance. It is generally accepted that a hydrophilic membrane surface is favorable for applications in water treatment and bioseparation, because the hydrophilic surface can enhance water permeate flux and mitigate membrane fouling. Microporous polypropylene membrane (MPPM) is a promising membrane material for membrane distillation and membrane gas–liquid contactor, due to the intrinsically high hydrophobicity of polypropylene. However, it is the hydrophobicity that severely limits the wider application of MPPM in aqueous solutions and biomedical fields. Surface hydrophilization is, therefore, logically necessary. Surface engineering of polymer membranes encompasses those processes which modify the membrane surfaces to confer different properties to those of the bulk and thus improve their in-service performance. This review provides a concise summary and discussion of the surface engineering strategies developed in our laboratory and reported in scientific literature, which aim at enhancing the surface hydrophilicity and antifouling property of MPPM.