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%。     

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。     

膜法在某核电站海水淡化系统中的设计应用

海水淡化技术是解决核电站淡水资源缺乏的一个重要途径。针对某核电站10 000 m³/d海水淡化系统的要求,采用“原水预处理(混凝沉淀+V型滤池)+反渗透预处理(超滤)+脱盐(两级反渗透)+后处理(矿化处理)”的处理工艺。其中混凝沉淀池总处理水量为1 800 m³/h;V型滤池滤速为9 m/h;超滤系统平均膜通量为72.9 L/(m²·h),回收率≥92%;一级反渗透系统平均膜通量为13.79 L/(m²·h),回收率45%,脱盐率≥99.3%;二级反渗透系统A平均膜通量为29.31 L/(m²·h),回收率85%,脱盐率≥97%;二级反渗透系统B平均膜通量为27.18 L/(m²·h),回收率85%,脱盐率≥97%;反渗透产水经过矿化设备,产水水质稳定能满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求。该系统其运行成本为4.57元/m³。     

有机溶剂纳滤膜的润湿性对渗透和分离性能的影响

有机溶剂纳滤是一种绿色、高效、节能的新型膜分离技术,在回收和处理有机溶剂中具有广泛的应用前景。本文采用浸渍法分别将聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）、嵌段聚醚酰胺（PEBAX2533）和聚乙烯醇（PVA）与聚砜（PS）超滤基膜复合,制备了3种不同润湿性的聚合物耐溶剂纳滤膜,研究了PDMS/PS、PEBAX/PS和PVA/PS复合膜对甲醇、乙醇、异丙醇、正己烷、正庚烷的渗透性能,考察了3种聚合物膜对伊文思蓝/甲醇溶液的有机溶剂纳滤性能。结果表明,有机溶剂在不同润湿性复合膜的渗透和传递性能与溶剂本身的溶度参数、分子量、黏度和极性等有很密切的相关性,溶剂的分子量、黏度、分子动力学直径越小,在同一极性复合膜中渗透通量越大;对伊文思蓝/甲醇溶液的有机溶剂纳滤分离表明,PDMS/PS和PEBAX/PS复合膜的截留率均可达90%以上,通量分别为 58.0L/(m²·h·MPa)和72.2L/(m²·h·MPa);PVA/PS复合膜的截留率为85.1%左右,通量为57.5L/(m²·h·MPa)。     

紧实型GO/PVDF复合膜对有机染料的去除性能研究

采用氧化石墨烯(GO)改性PVDF膜，利用浸没沉淀相转化的方法制备了紧实型GO/PVDF复合膜，对膜的亲水性、纯水通量和表面Zeta电位等性能进行了考察，并选择罗丹明B和甲基橙分别代表正负电荷染料，对膜的吸附、脱附和截留性能进行了考察。结果显示，膜的纯水通量从45.10 L/(m²·h)增加到58.40 L/(m²·h)。GO含量为0.50%(质量)时(M2)，膜的综合性能较优。GO/PVDF复合膜对罗丹明B的吸附效果较好，1.5 d之后，M0~M3的吸附量分别为1.02、1.24、1.79和1.49 mg/g。乙醇对罗丹明B的脱色率达到80%以上。膜对甲基橙的吸附效果较差，M2的吸附量仅为0.46 mg/g，0.10 mol/L HCl溶液对甲基橙脱色率达到86%以上。膜对两种染料的截留率均保持在57.60%和57.20%以上。为纳米材料改性有机膜的制备以及对有机染料的去除提供了一定的科学依据。     

基于多巴胺亲水改性下Janus膜的制备及其油水乳液分离

目前用于处理含油废水的特殊润湿材料通常分为去油型和去水型,其仅局限分离单一乳液。本文基于多巴胺改性的聚偏氟乙烯(PVDF)膜,通过交替浸渍工艺和无纺布剥离,制备了具有不对称润湿性的Janus膜。通过调整交替次数以及剥离无纺布,可分别获得超亲水/水下超疏油的表面以及超疏水/超亲油的底面,水/水下油接触角(CA)差异高达150°。基于Janus膜的非对称润湿性,仅通过切换跨膜方向,对表面活性剂稳定的水包油(O/W)和油包水(W/O)乳液渗透通量高达367L/(m²·h)和1729L/(m²·h),其中水包油渗透液化学需氧量(COD)符合石油化工排放标准,油包水渗透液中水含量小于80mg/L,实现了对O/W和W/O乳液的高效分离。此外,Janus膜在牛血清蛋白(BSA)溶液分离过程中表现出理想的防污性能和可重复使用性。     

一种新型荷电纳滤膜的制备及其在镁锂分离中的应用

以N,N-双(3-氨丙基)甲胺和均苯三甲酰氯为两相单体，通过调节水相添加剂及后处理PEI涂覆工艺制备了具有高性能的荷正电复合纳滤膜。在0.5 MPa,2 000 mg/L氯化镁进料液的条件下，该纳滤膜对氯化镁的截留率为98.6%，通量为63.5 L/(m²·h)。采用荷正电纳滤膜对模拟卤水进行测试，纳滤膜对Mg²⁺和Li⁺的截留率为93.8%和5.2%，渗透通量为52.3 L/(m²·h)，分离因子S_Mg,Li为0.065，表现出极佳的选择分离性。     

仿鱼鳞PDA纳米片复合滤膜的制备及油水分离性能

以聚多巴胺(PDA)为原料、Mg(OH)₂为模板剂，采用液相沉积法原位包覆Mg(OH)₂纳米片制备了PDA纳米片，再以疏水棉布为基底，PDA纳米片为覆盖层制备了PDA纳米片复合滤膜(简称复合滤膜)。通过SEM、TEM、BET、FTIR、XPS、XRD和接触角测量仪对复合滤膜进行了结构表征，同时测定了复合滤膜对油水混合物和乳化油的分离性能、循环使用性能和抗污染性能。结果表明，PDA纳米片的引入显著地增加了复合滤膜的表面粗糙度，在自重作用下复合滤膜对油水混合物和乳化油(均以环己烷为油相)的渗透通量分别为2866.24和1015.13 L/(m²·h)，分离效率达99.5%，且复合滤膜在重复使用10次后，其对乳化油的渗透通量为798.11 L/(m²·h)，分离效率达98.1%。此外，PDA纳米片还具有普适性，能覆盖在不同基底上进行乳化油分离，具有良好的应用前景。     

基于六偏磷酸钠-Fe2+的铁盐脱氮反应器运行性能及微生物学特征研究

以实验室高效反硝化反应器中的反硝化污泥作为接种污泥,启动自养型六偏磷酸钠-Fe²⁺脱氮反应器,试验采用模拟废水通过88 d的不间断运行,研究了铁盐脱氮工艺的脱氮效能及其微生物学特性。结果表明,当反应器硝态氮容积负荷为0.42 kg/(m³·d)时,最高稳定氮去除负荷为0.41 kg/(m³·d);当Fe²⁺容积负荷为4.92 kg/(m³·d)时,最大铁去除负荷为2.77 kg/(m³·d)。反应器稳定运行时硝态氮、Fe²⁺的去除率分别达94.6%、52.6%,最佳效能可维持28 d。反应器运行到第82天时,颗粒污泥由黄色变为灰褐色,颗粒解体,污泥比活性逐渐升高,比反硝化活性由0.71 mg[N]/(g[VSS]·h)升高到2.3 mg[N]/(g[VSS]·h),同比上升224%;比铁氧化活性由7.3 mg[Fe]/(g[VSS]·h)升高到15 mg[Fe]/(g[VSS]·h),同比上升105%。六偏磷酸钠-Fe^2+<...     

CS@CAU-10复合膜的制备及其对乙醇/水的分离性能

利用原位生长法在氧化铝载体上制备金属有机骨架CAU-10膜，并在其表面覆盖一层壳聚糖(CS)得到CS@CAU-10复合膜。考察了CAU-10膜合成液浓度、CS醋酸水溶液浓度以及操作温度对膜层的结构和性能的影响。结果表明，在合成液浓度为0.06 mol/L、CS质量分数为3%时获得的膜层性能最好；升高温度，该膜通量增大、分离因子下降；在30℃时，原料的水质量分数从5%增大到20%,总通量由91 g/(m²·h)增加至450 g/(m²·h),分离因子从497降低至92。该膜与其他乙醇脱水膜相比具有一定的优势。     

聚醚砜复合超滤膜的制备及其油水分离性能

采用表面引发的电子转移再生活化剂原子转移自由基聚合,制备表面接枝有聚甲基丙烯酸羟乙酯链段的无机纳米粒子(SiO₂–g-PHEMA)。将SiO₂–g-PHEMA作为亲水性添加剂,与聚醚砜(PES)共混,制备PES/SiO₂–g-PHEMA有机–无机复合膜。透射电子显微镜观察结果表明,改性后的SiO₂–g-PHEMA纳米粒子可以均匀地分散在铸膜液体系中,并在成膜过程中向膜表面迁移富集,显著提高膜表面的亲水性(接触角由84.5°降至71.9°)。当纳米粒子的含量为1.0%(质量分数)时,此时膜拥有最大的纯水通量208.68L/(m²·h)和油水通量86.86L/(m²·h),而未改性的PES空白膜分别只有64.10和11.09 L/(m²·h)。相对于PES空白膜,通量恢复率从45.74%提高至78.32%,抗油污染能力大幅增强。而且,得益于PHEMA链段与PES链段之间的物理缠结及氢键作用,SiO₂–g-PHEMA纳...     

正渗透处理模拟印染废水的性能研究

实验以1 mol/L的NaCl溶液为汲取液,以活性染料印染废水、分散染料印染废水为原料液,探究不同染料类型、膜朝向及温度对正渗透性能的影响,以及不同情况下的膜污染情况。正渗透处理两种染料都有很高的水通量;AL-FS模式初始水通量为14.79 L/(m²·h),COD截留率为98.8%,色度为99.2%。AL-DS模式下分别为17.82L/(m²·h)、93.2%和93.9%;温度由15℃升高到35℃,水通量增加了5.6%,COD截留率降低了1.1%,色度截留率降低了1.2%;超声清洗后AL-FS模式下恢复率为94.3%,AL-DS模式下为91.2%。AL-FS模式优于AL-DS,水通量随温度的升高而升高,膜清洗水通量恢复率较高。     

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))。     

聚电解质复合纳滤膜的制备及其截盐性能研究

采用静电诱导法，通过铸膜液中带负电的磺化聚醚砜(SPES)和凝固浴中带正电的聚乙烯亚胺(PEI)在相分离时形成的相互吸引作用，在聚醚砜(PES)膜表面形成聚电解质分离层，再经过交联处理和热处理制得聚醚砜复合纳滤膜。结果表明，当铸膜液中SPES/PES比例为4/17，凝固浴中加入的PEI分子量为10 000 g/mol时，所制得的纳滤膜在较低测试压力(0.3 MPa)下对硫酸镁(MgSO₄)和硫酸钠(Na₂SO₄)的截留率分别为91.1%、85.7%，对其溶液的渗透性能分别为71.4 L/(m²·h·MPa)、75.9 L/(m²·h·MPa)。     

含甲基纤维素的NaA沸石膜的制备和表征

NaA沸石膜具有规则的孔道结构,利于分子传输,在有机物脱水领域有一定的应用。为使沸石膜生长更连续均匀,提高渗透汽化性能,本文以甲基纤维素作为空间限制剂加入合成液,探究碱度、晶化温度以及晶化时间对膜的影响,按最优条件制备合成液,并依据质量比m(MC)∶m(H₂O)=1∶100添加甲基纤维素,制备NaA沸石膜。表征方法采用XRD、SEM和渗透汽化3种方式,结果表明添加甲基纤维素的沸石膜表面结构完整,生长致密且性能优良,在75℃下对0.6mol/L的NaCl水溶液做渗透汽化测试时,通量达8.33kg/(m²·h),盐离子截留率为99.95%。在0.6mol/L的NaCl的水溶液中测试72h,结果表明添加甲基纤维素的NaA沸石膜时间依存性更好,通量保持在8.30kg/(m²·h)左右,离子截留率稳定在99.90%。渗透汽化分离ω(C₂H₆O)=90%乙醇的水溶液,随着温度从60℃升高到75℃,沸石膜的通量由1.55kg/(m²·h)升高到2.56kg/(m²·h),渗透侧水含量保持在99.90%左右。     

基于海水淡化中试的超滤膜清洗工艺及机理

为了对海水淡化过程中的超滤膜进行清洗,利用超滤中试设备研究了反洗水和清洗药剂对超滤膜清洗的效果。分别研究了不同的反洗用水对于跨膜压差的影响,结果表明,清洗效果：淡水（自来水）>超滤产水>反渗透浓水。另选用不同的酸性清洗剂与碱性清洗剂进行清洗,结果表明,清洗效果：柠檬酸>草酸>盐酸>次氯酸钠>氢氧化钠,柠檬酸清洗效果最好,纯水透过速率可从283.24 L/(m²·h)恢复至571.56 L/(m²·h)。此外,实验证明碱洗+酸洗效果优于单独清洗效果,先用氢氧化钠清洗,再用柠檬酸清洗,纯水透过速率可从283.24 L/(m²·h)恢复至818.81 L/(m²·h)。本研究成果对于海水淡化过程中超滤膜的维护具有较好的应用前景。     

壳聚糖/聚乳酸复合膜的制备及其吸附性能

为了减小水处理废弃膜对环境的危害，以静电纺聚乳酸(PLA)纤维膜为基底层，采用浸涂的方式将壳聚糖(CS)涂覆层与PLA基底层复合形成了CS/PLA复合膜。采用SEM、XRD对其进行了表征。考察了CS与PLA体积比对膜性能的影响。结果发现，当CS和PLA体积比为7∶5时，CS涂覆层表面致密且平整，其厚度为7μm,CS/PLA复合膜的拉伸强度为2.55 MPa，断裂伸长率为24.96%，纯水通量为115.32 L/(m²·h)，对酸性染料的渗透通量为99.43 L/(m²·h)，吸附率达96%；对牛血清蛋白和卵清蛋白的吸附率分别为86%和84%；对Cu²⁺、Pb²⁺和Cd²⁺的平衡吸附量分别为165.00、248.54和307.83 mg/g。     

缺氧-好氧两级MBBR处理制药废水的试验研究

根据某制药废水的水质水量特点,采用缺氧-好氧两级MBBR对制药废水进行了试验研究,考察了温度和pH对硝化反应的影响以及主要污染物CODcr和NH_4⁺-N的去除效果和负荷关系。结果表明,在两级MBBR总HRT为6.75+-N的去除效果和负荷关系。结果表明,在两级MBBR总HRT为6.75⁹ h,CODcr8009 h,CODcr800¹ 100 mg/L、NH_41 100 mg/L、NH_4⁺-N在40+-N在40⁶0 mg/L的水质条件下,该工艺不但能够稳定去除CODcr,且能够高效的去除NH_460 mg/L的水质条件下,该工艺不但能够稳定去除CODcr,且能够高效的去除NH_4⁺-N,平均去除率分别能够达到87%和91.5%,且系统脱除CODcr和NH_4+-N,平均去除率分别能够达到87%和91.5%,且系统脱除CODcr和NH_4⁺-N的负荷高,系统CODcr容积负荷平均为2.2 kg COD/(m+-N的负荷高,系统CODcr容积负荷平均为2.2 kg COD/(m³·d),填料表面负荷平均为15.8 g COD/(m3·d),填料表面负荷平均为15.8 g COD/(m²·d)。NH_42·d)。NH_4⁺-N容积负荷平均达到0.13 kg NH_4+-N容积负荷平均达到0.13 kg NH_4⁺-N/(m+-N/(m³·d),填料表面负荷平均达到0.89 g NH_43·d),填料表面负荷平均达到0.89 g NH_4⁺-N/(m+-N/(m²·d)。     

改性PU海绵三维多孔界面蒸发器的制备及性能

采用聚乙烯醇(PVA)对商用疏水聚氨酯海绵(简称PU海绵)进行亲水改性,并在其上面喷涂多壁碳纳米管/聚二甲基硅氧烷(MWCNTs/PDMS)复合分散液,获得一侧超疏水另一侧亲水的三维多孔界面蒸发器。采用SEM、红外热像仪及紫外-可见-近红外分光光度计对涂层表面形貌、光热响应能力及反射率和透过率进行了测试,并对构建的三维多孔界面蒸发器的性能进行了评价。结果表明,由MWCNTs含量(以PDMS预聚物质量分数为0.55%的四氢呋喃溶液的质量计,下同)为0.5%的MWCNTs/PDMS复合分散液喷涂亲水改性的PU海绵制得的三维多孔界面蒸发器表面温度为81℃,吸收率为98.57%,具有良好的透水汽性、光热性能、蒸发性能、拒盐性能、脱盐性能、自清洁性能。该三维多孔界面蒸发器在盐水中进行蒸发作用时,其在1个太阳光强(1.0 kW/m²)下的表面温度为61.3℃,光热转换效率达96.75%,在模拟海水(质量分数为3.5%的NaCl溶液)蒸发过程中,蒸发速率可达1.80 kg/(m²·h),而PU海绵的蒸发速率较低,仅为0.44 kg/(m²