无机分离膜的进展

本文综述了国内外无机膜的发展和特点，着重介绍了无机分离膜的制备方法及其在工业领域中的应用，并提出了无机分离膜的存在问题及发展前景。     

无机分离膜

本文综述了无机膜的结构及特性,无机膜的分离机理、无机膜的制备方法。介绍了常见的几种无机膜及其在气体、液体以及生化产品的分离、废水处理、啤酒、饮料的滤菌、海水淡化等领域中的应用。展望了无机膜在硫化氢分解制氢、丙烷、环己烷和乙苯脱氢等反应中实现反应分离一体化的前景。     

气体分离无机膜的应用及研究进展

阐述了无机膜的优缺点及其在气体分离方面的研究与应用进展,并对无机膜发展中存在和尚待解决的问题作了简要评述。     

有机/无机复合型抗污染油水分离膜研究

采用界面聚合法对具有陶瓷基膜的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行表面改性,制备出具有聚酰胺/聚乙烯醇(PVA)复合功能表层的抗污染有机/无机复合膜。用红外光谱,电镜扫描和原子力显微镜对复合膜的结构进行了表征。利用制备的复合膜对平均油滴粒径为 2.365μm 的油水乳化液在 0.4MPa 操作压力下进行分离,并系统研究了在界面聚合法制备复合膜过程中各反应物浓度对复合膜油水分离性能的影响。 结果表明复合膜的油截留率随界面聚合反应物浓度增加而增大;哌嗪与对苯二甲酰氯的浓度对于提高复合膜水通量存在最优值,分别为 15g·L-1和 40g·L-1,复合膜水通量随 PVA 浓度增加持续减小;优选性能参数的复合膜的水通量为 190L·m-2·h-1,滤液油含量小于 1.6mg·L-1,油截留率大于 98.5%,皆优于 PVDF 超滤膜。     

中科院PVDF油水分离膜研究取得进展

近年来,海上溢油事件频发、油田回注水处理以及机械、化工等行业中含油废水的处理引起全世界范围的关注。如何实现油水混合物的高效分离,是工业界和科学界关注的热点,油水微乳液的分离因为其乳化特性以及尺寸效应,是油水分离的难点。中国科学院宁波材料技术与工程研究所围绕聚偏氟乙烯微孔膜及其油水分离应用开展了系列工作。通过原位改性以及聚合物软模板剥离技术控制相转化过程,分别调控PVDF膜表面具有微纳尺度结构以及亲水性聚合物网络在PVDF膜表面的均匀镶嵌,制备     

无机陶瓷分离膜的研究与应用—陶瓷分离膜的制备技术

本文详细介绍了多种无机陶瓷分离膜的制备方法及工艺原理,并对各种膜的制备技术进行了分析与讨论,其中不少技术是近年来的新研究成果。     

PTFE微孔薄膜在油水分离中的应用研究

研究了疏水性聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜的结构、润湿性、可重复使用性以及在不同温度、pH下对煤油、汽油和柴油的分离速率的影响。结果表明,在常温下,PTFE微孔薄膜对含油废水中油的去除率可达90%以上;PTFE微孔薄膜油水分离速率不受含油废水中pH的影响,但随着温度的升高而加快;对不同的含油废水有着不同的分离速率,其中对汽油的分离速率最高,稳定后可达800 L/(m2.h),煤油次之,对柴油的分离效率最低,低至稳定后为650L/(m2.h)。另外,由于PTFE微孔膜采用的是表面过滤的方式,所以膜具有非常好的可重复使用性,是一种非常理想的油水分离膜。     

特殊浸润性膜的油水分离研究进展

以特殊浸润材料的浸润机理出发,介绍了构建具有特殊浸润性膜的方法,阐述了"去油型"、"去水型"、"智能控制型"分离膜的研究成果。具有特殊浸润性的膜分离效率高、循环性能好,在处理油水混合物方面有极大的潜力。对其现存的问题及未来发展进行了展望,认为需要开发出分离性能好、抗污染性能优异、可大规模生产的商业膜;需要解决分离后乳化剂的去除问题,以及在分离过程中对膜污染的清洗方式、清洗效果;迫切需要开发出一种可同时分离"油包水""水包油"混合物的高效简单分离膜。     

二维MXene材料在油水分离领域的研究进展

在石油开采、运输和加工过程中，大量油类污染物不可避免地进入到水体中，造成资源浪费的同时也严重破坏了生态环境。MXene是一种拥有二维片层结构的过渡金属碳/氮化物，由于其特殊的微观结构和优异的亲水性，已在油水分离领域得到了研究者的广泛关注。然而，MXene的油水分离研究还处在起步阶段，分离机理也有待进一步明确。首先归纳总结了MXene纳米片的制备方法，从MXene表面润湿性原理的角度出发，结合MXene独特的物理化学性质，从理论上论证了MXene材料应用于油水分离领域的可行性。其次，综述了当前MXene基吸附材料与MXene基膜材料在油水分离领域的最新研究进展，证明了MXene材料能有效地处理不同类型的含油废水，并系统地分析了MXene材料对于油污的吸附和分离机理。最后，归纳了目前MXene在油水处理过程中面临的各种挑战，并对MXene在油水分离领域的未来发展做了展望。     

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。     

Tuning the morphology of PVDF membranes using inorganic clusters for oil/water separation

Polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes with modified membrane morphology were prepared by phase inversion process using iron alkoxide as a novel pore-forming additive (PFA). Higher pure water flux was observed for PVDF/PFA (iron alkoxide) membranes treated with 5% HCl, due to higher porosity produced by the leaching out of the iron alkoxide additive. The untreated membrane containing 0.04% iron alkoxide showed ~99% efficiency oil removal from a surfactant-stabilized oil–water emulsion. After acid treatment, there was a slight decrease in the rejection efficiency (~96.5%); however, this membrane still exhibited the highest emulsion flux. The fouling propensity of the membrane with 0.04 wt % iron alkoxide tested in a crossflow condition decreases indicating a lower amount of oil adsorbed onto the surface and a greater flux recovery ratio. The treated membranes showed appreciable anti-biofouling property when the membranes were challenged with Escherichia coli and Bacillus subtilis obtained from freshwater and/or seawater. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 136, 47641.     

超亲水SiO2修饰膜的构建及其油水乳液分离性能

采用硅溶胶和多巴胺作为修饰剂,通过一步反应在微孔聚丙烯膜(MPPM)表面构建了SiO₂修饰层。利用FTIR、ESEM和EDX对膜进行了表征,发现膜表面SiO₂颗粒分布非常均匀。水/油接触角及纯水通量实验结果表明,修饰膜具有超亲水性及水下超疏油性,透水能力强,水通量大[在0.1 MPa时,水通量高达(5100±500)L·m^-2·h^-1]。油水乳液分离结果表明,修饰膜能有效分离油水乳液,在0.05 MPa时,油水乳液水通量达2830 L·m^-2·h^-1,油截留率达99.8%以上,即使过膜压力增大到0.15 MPa,油截留率也能保持在99%以上,且膜表面的油污可用水清洗除去,展现出很好的应用前景。     

超滤膜处理乳化油废水的研究进展

综述了近年来国内外超滤膜分离技术应用于乳化油废水处理的研究进展,着重介绍了超滤处理工业乳化油废水的分离性能,以及超滤过程存在的问题和解决途径.针对实际运行过程中产生的膜污染现象,在新膜材料、膜组件改进和耦合工艺3方面进行了阐述.最后对今后的研究方向提出了建议.     

Amphiphilic poly(ether sulfone) membranes for oil/water separation: Effect of sequence structure of the modifier

Oil‐contaminated wastewater threatens our environment and health thus novel membrane materials with low or nonfouling properties are an immediate need for oily wastewater treatment in a cost‐effective and environmentally friendly manner. In this study, three types of amphiphilic random, gradient, and block copolymers with similar molecular weights and chemical compositions, based on poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (PEGMA) and 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8‐tridecafluorooctyl acrylate (TFOA), were synthesized by the reversible addition‐fragmentation chain transfer (RAFT) method. The amphiphilic Poly(ether sulfone) membranes were then fabricated by blending with these copolymers via a facile coupled process of nonsolvent induced phase separation and surface segregation. Accompanying the phase inversion process of polymer matrix, the hydrophilic and hydrophobic segments in the amphiphilic modifiers would migrate and immobilize onto the membrane surfaces. This surface segregation process leaded to a chemical heterogeneous membrane surface comprising both hydrophilic PEGMA and low surface energy PTFOA brushes, which was confirmed by X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS) and surface wettability analyses. Oil‐in‐water emulsion filtration test of the membranes displayed a lower permeate flux decline and a higher flux recovery (as high as 99.8%), establishing their considerably elevated antifouling properties. Additionally, cyclic oil/water separation and long‐term underwater immersion tests demonstrated that the as‐prepared membranes modified by these amphiphilic additives possessed excellent antifouling stabilities. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 63: 739–750, 2017     

Hydrophobic inorganic membranes for water/gas separation

Macroporous or mesoporous hydrophobic inorganic membranes are prepared by a simple one-pot synthesis method coupling the sol–gel process with fluorinated silanes as precursors and the use of alumina powders as fillers. The porosity of these intrinsically hydrophobic membranes can be tuned by the particle size distribution of the dispersed alumina powder. These membranes developed for water/gas separation applications are characterized in term of gas permeance and water breakthrough pressure. A value of air permeance equal to 1800 L min⁻¹ bar⁻¹ m⁻² associated with a water breakthrough pressure larger than 10 bar are measured for the effective sample.     

无机膜的制备及其在环境工程中应用的研究进展

本文综述了无机膜的主要制备方法,以及无机膜在环境工程中的应用研究进展。国内外研究结果表明无机膜在废水、废气处理上与传统方法相比有很多优点。并对其在环境工程中应用的研究方向进行了展望。     

疏水亲油分离膜的润湿性研究进展

疏水亲油分离膜通过透过油相、截留水相而实现油水分离过程,它具有绿色、高效、易于工业放大等特点,在环境保护、水处理、有机液体分离与回收等领域具有广阔的应用前景,已成为膜科学与技术领域的研发热点。本文回顾了润湿方程的发展历史,介绍了表面润湿性和孔径的协同作用对膜分离过程的影响,讨论了疏水亲油分离膜的设计策略,包括在低表面能材料的表面构建粗糙或微纳米结构和使用低表面能材料对粗糙表面进行疏水改性。最后,对疏水亲油分离膜的发展趋势进行了展望,今后需进一步完善表面浸润理论,开发易于工业生产的制膜方法,探究疏水亲油分离膜对复杂油水混合物（如高黏度、多组分）的分离效果。     

聚结技术及其乳化油水分离性能

聚结分离是一种利用油、水两相对材料浸润性的不同而实现乳化液滴聚结长大并最终通过重力沉降实现油水分离的物理方法,这种方法结构可控性好、分离效率高、运行成本低,是乳化油水分离领域的研究热点。本文首先对聚结分离方法进行详细阐述,介绍了聚结分离原理和影响因素;总结了近年来国内外学者对聚结材料表面改性和修饰等方面的研究。通过调控聚结材料的表面具有特殊浸润性,可显著提高油水分离效率;系统介绍聚结分离器的分类及其应用。最后阐述了聚结分离技术在石油化工领域的应用。本文对聚结分离技术进行展望,指出可以进一步研究实际液滴聚结过程和分离效果影响因素,应深入研究分离器在乳化油水分离过程中液滴聚结行为、机理、控制机制将是研究的重点。