氧化石墨烯掺杂反渗透混合基质膜制备及性能

由于芳香族聚酰胺反渗透膜在抗污染性以及耐氯性方面存在不足,限制了其在海水淡化等方面的应用。采用往油相中添加氧化石墨烯（GO）的二次界面聚合法改性了商业反渗透膜,评价了GO掺杂反渗透混合基质膜的分离性能和耐氯性能,并用接触角仪、Zeta电位仪、扫描电镜和原子力显微镜等仪器表征了膜的亲水性能、荷电性能以及膜表面形貌。结果表明,GO的添加提高了膜的分离性能、耐氯性能和亲水性能;当GO添加量为30 mg·L^-1时,膜的通量为（77.7±0.9） L·m^-2·h^-1,膜的截留率为97.6%±0.5%,相比商业膜分别提高了38.4%和4.5%。当氯化强度低于4800 mg·L^-1·h时,膜的水通量和盐截留率变化不明显。     

纳米氧化石墨烯增强醋酸纤维素反渗透膜的抗压和机械性能

选择能良好分散纳米氧化石墨烯(GO)的四氢呋喃作为溶剂,制备了不同含量的氧化石墨烯/醋酸纤维素反渗透膜。利用SEM表征膜的形貌结构,并测定了膜的分离性能、抗压性能和机械性能。实验表明,含0.05%GO的醋酸纤维素杂化膜,在3.0 MPa下,对2 000 mg/L的NaCl水溶液通量为10.02 L/(m~2·h),截留率达92.7%。随着杂化膜中GO含量的增加,膜的抗压性明显提升,当GO含量为2%时,升降压前后水通量基本不变。GO的添加使得膜机械性能也大幅提高当杂化膜中GO含量为0.05%和2%时,抗张强度较单纯CA膜分别提升20.3%和43.8%。     

溶剂改性氧化石墨烯(GO)杂化反渗透膜性能的研究

研究了不同聚砜(PSF)底膜溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)浸泡时间、氧化石墨烯(GO)添加量对改性GO纳米杂化反渗透膜(GO-RO膜)性能的影响。结果表明,底膜在40℃、DMF质量分数30%的水溶液中浸泡50 min后,所得GO-RO膜具有较好的分离性能,水通量为85 L/(m~2·h),截留率为99.1%,水通量较底膜未浸泡的GO-RO膜提高近75%。使用浸泡50 min的底膜所制备的GO-RO膜在添加GO的质量分数为0.05%时,膜表面GO团聚较少,性能较为优良,水通量为80 L/(m~2·h),截留率为99.1%,水通量较空白对照组提高近100%。原子力显微镜分析显示,随着GO添加量的增加,膜表面粗糙度不断的增加;X射线光电子能谱仪分析显示,随着GO添加量的增加,膜分离层中GO含量也不断的增加。     

聚电解质静电沉积改性制备高性能反渗透膜

利用次氯酸钠溶液对商品反渗透膜表面进行氯化处理,然后将聚阳离子电解质壳聚糖通过静电吸附作用沉积在RO膜的表面,系统地研究了氯化过程的p H、氯化时间、次氯酸钠浓度、壳聚糖浓度及其沉积时间对膜性能的影响,以制备出高通量、高截留率的RO膜。在压力1.55 MPa、原料液温度(298±1)K的条件下,测定RO膜处理2000μg·g-1氯化钠溶液的水通量和截留率。结果表明,当p H=9、氯化时间为30 min、次氯酸钠浓度为1000mg·L-1时,水通量较原膜提高了约19.89%,截留率略有提高;当壳聚糖浓度为0.1%(质量分数)、沉积时间为30 min时,改性膜的接触角降低到34.88°,亲水性提高,水通量较氯化后的RO膜几乎保持不变,为60.55 L·m-2·h-1,截留率达到了99.56%。经过氯化和沉积改性后的RO膜水通量和截留率均得到了提高。     

层层自组装氧化石墨烯纳滤膜的制备及表征

层层自组装法是一种新型的纳滤膜制备方法。本文采用层层自组装法制备了氧化石墨烯(GO)纳滤膜,以聚乙烯亚胺(PEI)为聚电解质,考察了不同的GO浓度对纳滤膜的结构及性能的影响,确定了最优GO浓度,并在最优的GO浓度下改变聚电解质种类,研究了其对膜的结构及性能的影响。结果表明,随着GO浓度增加,膜性能显著提升。当GO浓度为0.200mg·m L^-1时,膜对伊文思蓝的截留率达到95.4%,为最优GO浓度。在最优GO浓度下,将聚电解质PEI改为聚乙烯亚胺(HPEI),或添加交联剂乙二胺(EDA),纳滤膜的膜通量及截留率均有明显变化,其中聚电解质为HPEI的膜,水通量为135L·m^-2·h^-1·MPa^-1,对伊文思蓝的截留率近100%,为性能最优的GO复合纳滤膜。     

亲水性添加剂多巴胺对聚酰胺反渗透膜性能的影响

多巴胺作为界面反应中亲水性添加剂来制备高通量的聚酰胺反渗透膜。研究了不同水相缓冲体系下,多巴胺浓度对反渗透膜亲水性、脱盐性能以及表面形貌结构的影响。反渗透膜的脱盐性能评价采用2 000 mg/LNaCl的进水溶液,测试压力为1.0 MPa,温度为25℃;膜表面形貌结构分别采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)进行表征。结果显示,三乙胺樟脑磺酸盐体系下制备的RO膜较三乙胺盐酸盐体系具有更高的水通量;多巴胺的加入可有效提高膜的水通量,采用三乙胺樟脑磺酸盐体系,当多巴胺添加量质量分数为1%时,RO膜的截留率和水通量分别为99.5%和41 L/(m2·h),水通量提高了32%;SEM和AFM结果显示,添加多巴胺的RO膜表面结构更为平整、均一,平均粗糙度更小。     

壳聚糖纳米粒子改性反渗透膜的制备及性能研究

采用反相乳化法制备了壳聚糖纳米粒子(CSNP),以聚醚砜超滤膜为基膜,将CSNP添加在水相中通过界面聚合方法制备了一系列薄层纳米复合(TFN)反渗透膜,研究了CSNP添加量对TFN膜性能的影响。结果表明,CSNP优化添加质量分数为0.010%,即TFN-10膜对NaCl的截留率达到98.89%,水通量为40.53 L/(m~2·h),远高于TFN-0(TFC)膜的水通量(22.92 L/(m~2·h));且TFN-10膜在48 h的长期运行后,水通量和截留率分别稳定在32.20 L/(m~2·h)和99.07%,稳定性良好;对HA抗污染测试中,通量恢复率为83.67%,总污染率为24.84%,抗污染性能明显优于TFC膜(通量恢复率44.88%,总污染率58.19%)。     

亲水/水下超疏油的油水分离膜的制备及性能

近年来,膜技术在油水分离中的应用受到了研究者的广泛关注。将ZnO纳米线与氧化石墨烯(GO)片层掺混,利用真空抽滤手段,在聚偏氟乙烯支撑层上制备ZnO/GO薄膜。试验证明,ZnO纳米线在GO纳米片层间的穿插,改进了GO薄膜的内部结构和表面性质,使得薄膜的各项性能均得到改善和提升。ZnO/GO薄膜呈现出亲水和水下超疏油的性质,亲水角和水下亲油角分别为65°和175°;同时,提高膜渗透性能,纯水通量高达2 100 L/(m~2·h),为纯GO薄膜的32倍;在油水分离试验中,ZnO/GO薄膜表现出良好的油水分离性能和抗油污染性能,出水的油含量低于5 mg/L,膜通量恢复率高于80%;在分离实际含油废水时,ZnO/GO薄膜保持良好的抗污染性能和分离性能,通量衰减率为5 L/(m~2·h·min),通量恢复率为80%,分离效率约为92.8%。综上,ZnO/GO薄膜是一种新型高效的油水分离膜,在含油废水处理领域具有良好的研究和应用前景。     

模板剂在反渗透膜制备中的应用及膜性能研究

研究了苯磺酸钠、四乙基氯化铵,β环糊精三种不同模板剂作为水相添加剂对反渗透复合膜性能及膜表面形貌的影响。实验发现添加一定量的模板剂有利于提高复合膜性能,在提高复合膜截留率的同时,水通量能提升近2倍。模板剂的结构影响膜性能,模板剂结构越对称,复合膜的性能越好。扫面电镜(SEM)显示随着模板剂含量的增加,膜表面形态从叶片状过渡到颗粒状。由添加模板剂所制备的复合膜具有优异的抗污染性能和耐氯性能,复合膜以100 mg/L牛血清蛋白+500 mg/L NaCl为进料液,1.05 MPa连续运行100 h后,复合膜仍然保持较高水通量;复合膜以100 mg/L有效活性氯+500 mg/L NaCl为进料液,在1.05 MPa连续运行40 h,仍然保持较高的水通量和截留率。模板剂的使用为今后高性能反渗透膜的制备指明了方向。     

废弃反渗透膜改性再生及其性能研究

为延长反渗透膜的生命周期,实现废弃反渗透膜的再生利用,采用静态浸泡的方法对热电厂的废弃反渗透膜进行改性再生研究。结果表明：与过硫酸钾和壳聚糖相比,次氯酸钠是最经济有效的改性剂;当再生膜产水通量达到原始废膜的1.9倍时,对PEG-200、 PEG-400、 PEG-600的截留率分别不小于65%、 80%和85%;再生膜表现出部分纳滤膜的分盐性能,对SO₄^2-和Cl^-的最大截留率之差约为30%;再生膜运行约35 h后性能达到稳定状态,其产水通量和截留率的变化幅度均在1%以内,且稳定状态下再生膜的产水通量约为原始废膜的1.6倍,截留率比原始废膜低1.5%以内。再生膜可以有效截留有机物,并具有部分分盐性能和良好的性能稳定性。     

聚乙烯电池隔膜为支撑层的反渗透膜的制备

以聚乙烯电池隔膜替代传统聚酯支撑层，利用相转换法在其上涂覆聚芳醚砜，然后利用界面聚合在表面制备聚酰胺分离层，最终成功得到以聚乙烯电池隔膜为支撑层的反渗透膜，并对膜的表面化学性能和物理结构进行了表征，利用错流过滤测试系统测试其分离性能，探究不同条件下所得反渗透膜的水通量和截留率。结果表明：聚芳醚砜、间苯二胺、1,3,5-苯三甲酰氯质量分数分别为12.00%,2.00%和0.10%时，所制反透渗膜具有均匀的脊谷结构，其对NaCl的截留率为96.87%，水通量为16.02 L/(m²·h)，且使用10 h仍保持良好的稳定性。     

反渗透技术处理压水堆一回路放射性废水试验研究

选用聚酰胺反渗透膜处理核电站一回路放射性废水.对反渗透去除核电站一回路放射性废水及反应堆停堆换料期间一回路排水中的钴离子进行研究.在不同操作压力及浓度下,考察废水中硼酸及镍离子对稳定核素钴的截留率影响.研究表明,一回路废水中含有的硼酸会降低反渗透对钴的截留率,硼酸质量浓度由2 500 mg·L-1下降到500 mg·L-1时,去除率由79.3％上升到88.8％.截留率及膜通量随着膜面压力上升而升高,在1.4 MPa时分别达到86％及30m3·m-2·s-1.结果说明反渗透技术可以有效地去除核电站放射性废水中的钴元素,并且可以获得稳定的膜通量.     

表面改性纳米二氧化钛-芳香聚酰胺复合反渗透膜的制备与表征

采用TMC对亲水纳米TiO2进行表面改性,然后添加在复合反渗透膜的聚酰胺层中,制备了改性纳米TiO2-聚酰胺复合反渗透膜。改性纳米TiO2使用红外光谱法(FTIR)和粒径分析仪进行表征;采用渗透试验,扫描电镜(SEM)、静态接触角仪、原子力显微镜等对复合膜的性能和结构分别测试和表征。结果表明,改性TiO2的表面接枝上酰氯基团,在有机溶剂中的分散性得到提高;SEM和AFM照片证实,TiO2在膜表面分布均匀,膜表面粗糙度增加;杂化复合膜亲水性也有一定程度的提高;膜性能测试结果证实了添加TiO2的复合膜水通量均高于纯聚酰胺膜,同时脱盐率变化很小。当改性TiO2的添加量为0.05%(m/v)时,水通量由11.21 L/(m2.h)提升到32.61 L/(m2.h),对NaCl截留率达到98.9%。试验结果表明,改性TiO2很好地分散在聚酰胺层,提高了水通量,还保持了高脱盐率,膜性能得到提高。     

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜截留染料性能研究

采用氧化石墨烯(GO)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对聚四氟乙烯(PVDF)超滤膜进行改性,以阳离子染料罗丹明B和阴离子染料刚果红为模型染料,研究GO添加量和pH、染料和NaCl含量对改性膜截留性能的影响。结果表明,GO添加质量分数为0.5%时,染料截留效果最好。高染料含量和高NaCl含量有利于提高膜对2种染料截留率,当染料的质量浓度50 mg/L、NaCl浓度为1 mol/L时,截留率分别达到75.2%和87.4%。pH对2种染料截留率有着相反的效果,低pH有利于提高膜对罗丹明B的截留率,高pH提高膜对刚果红的截留率。     

环丙胺改性正渗透膜的制备及耐氯性能研究

采用界面聚合的方法,将环丙胺接枝到复合膜表面制备出高耐氯性能的聚酰胺正渗透膜。采用扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM),傅里叶红外光谱(FTIR)对复合膜进行表征。并以去离子水为进料液,2.0 mol/L的氯化钠溶液为汲取液,对膜进行正渗透实验。研究发现,相比于原始膜,当环丙胺的添加量为1.0wt%和1.5wt%时,膜的表面开始变得更加光滑,其Ra由48.7 nm降至41.4 nm和34.8 nm。同时表现出了很好的分离性能和耐氯性能,改性后膜的盐截留率从99.0%分别增加到99.3%和99.7%;在pH为9的条件下,经过20 000 mg/(L·h)的氯化后,2种改性膜的盐截留率要比未改性膜高出15.1%和19.7%;即使在pH为4的酸性条件下,经过20 000 mg/(L·h)的氯化后,2种改性膜的盐截留率依然比未改性膜高出15.9%和24.4%。     

表面改性对反渗透膜的抗污染和性能的影响

Gilron，J．等Drsalination 2001，140(2)，167～179(英文)研究了商业聚酰胺反渗透膜表面改性对通量／截留率和表面性能的影响。结果表明改性的膜比未改性膜对有机物的吸附少，易清洗，通量和截留率都保持不变。     

原位修饰DAT提升哌嗪基聚酰胺纳滤膜耐氯性能研究

为了提高哌嗪基聚酰胺纳滤膜的耐氯性,通过原位改性的方法在膜表面修饰了对氯稳定的3,5-二氨基-1,2,4-三唑(DAT)。DAT引入后,改性膜表面出现了更大、更多的结节结构,膜表面变得更加粗糙和亲水。在DAT质量分数为0.1%、交联时间为2 min的条件下,改性膜的纯水通量高达55.9 L/(m²·h),对无机盐的截留顺序为Na₂SO₄(96.7%)>MgSO₄(79.5%)>MgCl₂(33.7%)>NaCl(27.3%)。经不同pH次氯酸钠溶液浸泡后,未改性膜的表面结构被严重破坏,形成了巨大的聚合物颗粒,堵塞了水的传递路径,水通量下降了20%以上,分离性能恶化。而改性膜受到活性氯攻击很小,表面形貌较完整地保存下来,并且在保持较高盐截留率的同时,其水通量还有所上升,这对于构建耐氯脱盐纳滤膜具有很大的吸引力。     

聚多巴胺-氧化石墨烯-碳纳米管层状复合脱盐膜的制备及性能稳定性研究

二维纳米材料氧化石墨烯(GO)可通过层层堆叠成膜、构建层间毛细孔道,用于脱盐应用。然而,GO膜在运行过程中的渗透性能及其稳定性都有待提升。以亲水的碳纳米管(CNTs)为改性物,在聚多巴胺(PDA)修饰的基膜上交替喷涂多层GO(MLGO)和CNTs,制备出了多元层状复合脱盐膜。当MLGO-CNTs的单位面积质量为72 mg/m²时,复合膜在5 bar操作压力下对1 g/L Na₂SO₄溶液的盐截留率最高达到92.8%,水通量最高可达到4.8 L/(m²·h·bar),较PDA-MLGO膜提高了71.4%。在400 h的连续错流过滤实验中,复合膜的水通量稳定性高于PDA-MLGO膜。CNTs的管内空间和MLGO-CNTs组装间隙为复合膜引入了有效的渗透通道。     

新型复合膜制备工艺研究

以间苯二胺(MPD)为水相单体，均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体，采用低温界面聚合方法在聚砜超滤底膜表面制备聚酰胺反渗透膜，无需传统烘箱热处理，考察了界面聚合过程中反应温度、水浴温度及时间对膜性能的影响。结果表明，水相温度为35℃、油相温度为50℃，90℃条件下水浴后处理1 min制备得到的膜性能最佳。该复合膜在25℃、1.05 MPa条件下，以1 500 mg/L的NaCl溶液为进料液进行性能测试，截留率为99.5%，水通量为70 L/(m²·h)，获得良好的分离效果。本研究提供低温界面聚合制备反渗透膜工艺的探索，可运用于海水淡化等领域。     

1种复合纳滤膜的性能及其耐氯性研究

针对现有聚酰胺纳滤膜的耐氯性不高的问题,以均苯三甲酰氯(TMC)和间苯二甲胺(m XDA)分别为油相与水相单体,采用界面聚合的方式,在聚砜底膜上复合了一层功能层制备了m XDA-TMC复合纳滤膜。通过无机盐和糖的分离实验、扫描电子显微镜(SEM)、衰减全反射红外光谱仪(ATR-FT IR)和原子力显微镜(AFM)等手段对复合膜进行测试表征。结果表明,该纳滤膜具有良好的耐氯性,在pH=4.0、活性氯处理强度5 g·h/L的条件下,膜性能仅有少量下降,其盐截留下降率不到1%,有机物截留率下降明显,水通量基本与原膜持平。造成膜的水通量变化的原因,先是聚乙烯醇(PVA)等的剥离造成膜的水通量的下降;然后随着浸泡时间的增加,膜结构改变的因素强于PVA的剥离,膜的水通量开始上升。