分子筛膜晶间缺陷控制与修复技术研究进展

分子筛膜因其高效、节能、稳定的特点，已应用于渗透汽化、膜蒸馏、气体分离等领域。然而，膜面晶间缺陷是影响分子筛膜分离性能的主要因素之一，阻碍分子筛膜进一步工业应用。本文从“合成中控制技术”和“合成后修复技术”两个角度综述了近年来国内外研究者对分子筛膜晶间缺陷控制与修复技术的最新研究进展。其中，“合成中控制”部分主要关注分子筛膜层生长过程中导致缺陷生成的因素及其控制手段，包括支撑体性质、分子筛晶种性质、晶种涂覆方式、二次水热生长调节方式和焙烧脱模方式等；“合成后修复”部分主要介绍了应对成膜后晶间缺陷的修饰与封堵技术。消除晶间缺陷的总体思路是通过技术手段增强晶体面内交互共生特性、减少热致开裂以及开发更加精准、高效、低耗的修复技术。未来，面对更高的产业化要求，应整合制备全流程的缺陷控制与修复手段，开发低成本、低能耗、短流程的膜制备技术。     

分子筛膜的性能和制备研究进展

本文介绍了近年来分子筛膜研究的新进展，内容包括分子筛膜的分离机理、分子筛膜的种类，制备方法和它的应用研究，同时对分子筛膜的缺陷和清除方法，分子筛膜研究中目前存在的问题进行了评述与讨论。     

分子筛膜制备技术

综述了近十余年来分子筛膜制备技术的进展，详细介绍了评述了分子筛膜的制备方法如原位水热合成法，二次生长法，汽相法等合成方法及其优缺点，此外还介绍了膜上缺陷的形成及其去除方法。     

双膜组件及耦合工艺的研究与应用进展

气体膜分离技术受到工业化膜材料性能的限制，往往不能同时达到生产过程对选择性和渗透性的要求。双膜组件是将两种气体渗透性能不同甚至相反的膜材料集成到一个组件中，可以很好地弥补膜材料自身选择性差以及渗透速率低的缺陷。首先介绍了双膜组件的研究进展，回顾了双膜组件从产生到发展几个主要研究团队的贡献。随后，介绍了双膜组件强化传质和分离的特点，展示了双膜组件降低膜两侧浓差极化的基本原理，分析了流动形式对组件分离效率的影响。接着借助实例对基于双膜组件的双膜+吸收、双膜+反应和双膜+冷凝+精馏的3种耦合流程工艺进行了详细阐述。最后对双膜组件的研究和工业应用进行了展望，指出通过与其他分离方法进行耦合双膜组件在石油化工、天然气工业等领域已经显现出一定的潜力和独特的优越性，提出双膜组件的研究还处于发展阶段，需要加强膜组件分离序列及操作条件方面的实验研究。     

具有缺陷孔结构的炭膜分离CO_2/CH_4混合气的分子模拟

基于炭膜无缺陷Z字形孔模型研究结果,建立随机缺陷、均匀缺陷与局部缺陷3种不同缺陷方式的炭膜微孔模型,研究等摩尔CO_2/CH_4混合气在缺陷膜孔中的吸附和扩散过程,探讨缺陷对炭膜气体分离的影响。结果表明,在273~348 K的温度范围内,CO_2与CH_4在缺陷炭膜孔模型内的平衡吸附量与扩散系数均低于无缺陷炭膜孔模型;与无缺陷、均匀缺陷和随机缺陷孔模型相比,局部缺陷孔模型的CO_2/CH_4总分离系数最低;温度低于298 K时,随机缺陷和均匀缺陷孔模型的总分离系数均大于无缺陷孔模型;随机缺陷孔模型的总分离系数大于均匀缺陷孔模型,说明随机删除碳原子的方式比均匀删除和局部删除更加合理。研究结果可为炭膜气体渗透机理的深入研究提供依据。     

具有缺陷孔结构的炭膜分离CO2/CH4混合气的分子模拟

基于炭膜无缺陷Z字形孔模型研究结果,建立随机缺陷、均匀缺陷与局部缺陷3种不同缺陷方式的炭膜微孔模型,研究等摩尔CO₂/CH₄混合气在缺陷膜孔中的吸附和扩散过程,探讨缺陷对炭膜气体分离的影响。结果表明,在273~348 K的温度范围内,CO₂与CH₄在缺陷炭膜孔模型内的平衡吸附量与扩散系数均低于无缺陷炭膜孔模型;与无缺陷、均匀缺陷和随机缺陷孔模型相比,局部缺陷孔模型的CO₂/CH₄总分离系数最低;温度低于298 K时,随机缺陷和均匀缺陷孔模型的总分离系数均大于无缺陷孔模型;随机缺陷孔模型的总分离系数大于均匀缺陷孔模型,说明随机删除碳原子的方式比均匀删除和局部删除更加合理。研究结果可为炭膜气体渗透机理的深入研究提供依据。     

Pd(OH)_2胶体预处理及化学镀法修补复合Pd膜

提出了一种有效的膜缺陷修补方法,即预先采用Pd(OH)2胶体浸渍有缺陷的Pd膜,还原后再化学镀金属Pd。通过扫描电镜(SEM)和金相显微镜对膜的表面和断面进行表征,并结合透氢性能测试对膜的修补效果进行了评价。研究结果表明:预处理后所形成的Pd金属微粒可富集在膜缺陷处且对后续的化学镀反应有良好的催化作用,从而促进了金属Pd在缺陷处的沉积,使膜缺陷得到有效修补。文中修补工艺可在几乎不损失氢通量的前提下大大提高Pd膜的选择性。     

Al2O3-SiO2-TiO2一ZrO2复合陶瓷膜的制备与表征

采用Sol—Gel法制备出掺杂SiO2，TiO2及ZrO2改性的γ-Al2O3膜，并通过SEM，EPMA，AFM等测试手段对膜结构和性能进行表征。探讨了制膜工艺条件对膜性能及结构的影响。制备的Al2O3复合膜膜厚为1—2μm，结构均匀无缺陷。     

粉末涂层抗冲击缺陷分析

讨论了粉末静电涂装中出现的涂层抗冲击试验缺陷，通过设计实验寻找造成该缺陷的原因，揭示了产生涂层起皱和脱离基材的原因是钢板与磷化液之间的匹配性差。通过提高磷化液的游离酸酸度解决了该问题。从理论上推出了游离酸与附着力之间可能的关系：游离酸影响磷化膜与基材的结合力，或影响形成的磷化膜的形态。     

木器漆膜表面状态缺陷及解决对策

木器漆膜表面经常出现各种缺陷的原因， 对改善其表面状态用的各类助剂作了论述。     

高聚物/陶瓷复合膜的制备及性能表征

采用聚合 热解法修饰陶瓷基膜和浸涂法制备高聚物 /陶瓷复合膜 ,通过正交设计考察膜制备过程的各种影响因素 ,并制备出了完整无缺陷的硅橡胶 /陶瓷复合膜和PPESK/陶瓷复合膜 ,其O2 /N2 分离系数皆达到了纯高聚物膜的本征分离系数 .实验结果表明复合膜有良好的热稳定性 ,为在较高温度环境下的气体分离及膜反应等的应用准备了条件 .     

膜生物反应器中影响膜透水率的几个因素

本文研究了影响膜 -好氧生物反应器中中空纤维膜透水率的几个因素 ,如组件长度、操作压力、膜面流速、活性污泥浓度和温度。中空纤维膜内 ,压力沿料液流动方向呈抛物线型分布 ,所以在膜内径和膜面流速一定的情况下 ,存在一个最佳的膜组件长度 Llin使得膜利用率最高 ,且最省能 ;操作压力对膜透水率的影响分为三个区域 ,各个区域膜的主要过滤阻力不同 ,不同污泥浓度时 ,为了使中空纤维膜内腔不堵塞 ,膜面流速必须高于某一范围 ,膜透水率随温度呈正比例关系变化。     

减压膜蒸馏过程中膜污染及膜阻力分析研究

研究了减压膜蒸馏浓缩人参提取物水溶液过程中的膜污染,考察了料液温度,膜两侧蒸汽压差和料液流速对膜污染的影响,分析了膜污染产生的原因,测定了浓缩过程中的膜阻力.结果表明:料液温度、膜两侧蒸汽压差和料液流速直接影响膜污染的程度,温度越高、蒸汽压差越大,膜污染越严重;当温度为338.15K时,运行5h后J/J0为0.3445,而温度为328.15K时,J/J0为0.835;当蒸汽压差为8.6kPa,运行5h后J/J0为0.3283,而当蒸汽压差为35kPa时,J/J0为0.8381.提高流速可以削弱浓差极化,更重要的是减轻膜污染现象的发生,当流速为60L·h-1时,运行5h后J/J0为0.643 5,而流速为40L·h-1时,J/J0为0.328 3.导致膜通量下降的主要原因是污染层阻力的增大,污染层阻力从所占总阻力8.02%增至23.92%;其次是浓差极化阻力,浓差极化阻力从所占总阻力9.25%增至12.2%,温差极化阻力影响较小.     

膜生物反应器膜污染数学模型研究进展

本文论述了膜生物反应器膜污染的影响因素、膜污染机理,阐述了膜污染数学模型的研究概况。最后,指出了活性污泥数学模型和人工神经网络在膜污染研究中的应用前景。     

超滤膜污染指数模型及其在工程设计中的应用

本文提出了超过滤的模型,通过对苯二甲酸悬浮液的超滤浓缩数据的线性回归,提出了对该体系的污染方程系数,利用此模型计算了操作参数变化对超滤通量的影响曲线,求出了最佳操作条件。本模型对类似体系的超滤工程设计有参考价值。     

膜生物反应器污水处理过程中膜生物污染的研究进展

本文论述了用于污水处理的膜生物反应器的膜污染及其影响因素，同时，重点分析了膜生物污染的形成机理、微生物粘附和繁殖生长，并讨论了膜的生物污染现象、形成过程、危害以及防治措施。     

ANISOTROPIC MEMBRANE TRANSPORT†

Membranes consisting of two layers, one of which has a concentration-dependent permeability, may show anisotropic fluxes. In other words, the flux under a given concentration difference has a different magnitude if the direction of the concentration difference is reversed but its magnitude is unchanged. This paper develops a simple theory of this effect and verifies aspects of this theory experimentally.     

膜表面孔结构对PVDF超滤膜耐污染性能的影响

本文通过改变纺丝制膜工艺得到两种不同表面结构的聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维超滤膜,一种中空纤维膜外表面光滑,膜孔颈在膜表面,一种中空纤维膜表面相对粗糙,膜孔颈位于膜外表面层下,它们的泡点压力和水通量相当;通过用这两种外表面结构不同的膜过滤卵清蛋白、淀粉、SiO2悬浮液、柴油4种典型体系进行实验,实验结果发现过滤卵清蛋白体系时,这两种不同表面结构的膜耐污染性能基本上相当,过滤其它3种体系时,表面粗糙的膜耐污染性能明显好于表面较光滑的膜。     

膜蒸馏法淡化苦咸水中的膜污染初步研究

利用气隙式膜蒸馏考察了操作温度、料液中难溶盐种类及其饱和度以及料液中不溶颗粒等因素对膜渗透性能的影响。结果表明，硫酸钙、碳酸钙和氢氧化镁是苦咸水中的主要结垢物，它们在膜表面沉积、结垢，使膜通量下降，甚至会破坏膜的疏水性，对料液进行预处理可有效防止沉积物的出现。     

编织型中空纤维膜污染与浓差极化的试验研究

导致膜污染和浓差极化的主要因素有：悬浮液浓度、颗粒粒径、颗粒表面性质、膜材料以及膜表面的流态等。设计的一组试验证明了上述因素导致膜污染与浓差极化对膜处理的危害性;同时也证明了在中空纤维膜中,Dean涡这种不稳定流能较大程度地降低膜污染与浓差极化,降低的程度取决于Dean涡的优化参数。