三相结构离子交换膜的构筑及应用研究

三相结构离子交换膜是一类具有惰性相、离子交换基团相和辅助功能基团相的特殊结构材料。传统两相结构离子交换膜受限于离子通量和选择性的相互制约,难以实现两者同步提升。因此,研究者开始关注新型三相结构,以改善离子传质路径。综述了离子交换膜从两相结构到三相结构的发展,介绍了微相分离离子交换膜、自具微孔离子交换膜、有机硅烷杂化离子交换膜和基于氧化石墨烯或金属有机框架的“三相”结构离子交换膜,讨论了离子膜介尺度中的相结构、孔道结构和缺陷等问题,并概述了三相结构在燃料电池、液流电池、一/二价离子分离和酸碱回收等领域所发挥的作用,以期给三相结构指导离子交换膜制备并提升性能提供策略参考。     

渗透汽化脱水技术及其在酯化工业中的应用

渗透汽化是分离某一液体物质含量较低的液体混合物的实用分离方法.高性能渗透汽化膜的开发、膜组件及系统的合理设计是实现膜技术工业化的两个关键因素.分析了渗透汽化膜用于酯化工业耦合脱水工艺的研究现状,展望渗透汽化膜在制备乳酸酯的酯化反应、双酚A的缩合反应和手性化合物的酯合成反应等方面的应用前景.     

渗透汽化膜组件在有机物-水体系中的应用

介绍了渗透汽化(PV)技术中采用的膜组件的种类及开发现状,论述了近年来渗透汽化膜组件在有机物脱水、水中有机物回收及水中挥发性物质脱除方面的应用状况,探讨了渗透汽化膜组件研究中存在的问题,指出了其未来发展的方向.认为开发新型的膜组件,降低使用膜组件的费用以及开发具有高选择性且稳定性好的PV膜是未来研究的重点;应深入研究膜及膜组件的传质动力学,取得关于膜性能、膜组件构形和过程设计等方面的信息;并将PV膜组件和其他工业过程整合成为一个高效的体系.     

高分子分离膜的研究及应用

膜分离技术作为一种新型化工分离单元,发展速度极快,无论在膜透过理论方面还是开发新膜材料及制膜工艺方面都取得了很大进展。文章对高分子分离膜的发展及分类、制备方法、分离机理和过程进行了综述,同时阐述了膜分离技术在工业中的应用及新型膜的开发与应用。相信高分子分离膜定能作为高效能材料而成为开发的萤点,并进一步获得发展。     

离子液体支撑液膜应用研究进展

离子液体作为一种新型绿色介质,受到研究学者的广泛关注。离子液体具有不易燃、无味、无污染、无蒸汽压、可循环使用等独特性质,被广泛应用于化学化工过程中。离子液体用于膜分离技术具有不易挥发、稳定性好的特点,近来对离子液体在支撑液膜方面的研究备受关注,离子液体支撑液膜在污染性气体的吸收分离方面具有高选择性、高渗透性等优势,在有机物的分离方面具有分离效果明显、耐用性强等优势,在化学反应方面具有催化效率高、可循环使用等优势,本文介绍了离子液体支撑液膜的常用制备方法和膜基材料的选择,探讨了离子液体支撑液膜的稳定性和分离选择性的影响因素,对离子液体支撑液膜在气体分离、有机物的分离、化学反应等方面的应用研究进行了综述。     

离子液体支撑液膜的研究及应用进展

回顾了目前为止离子液体支撑液膜的制备方法、离子液体结构、支撑膜结构对离子液体支撑液膜稳定性的影响因素,介绍了其在有机物分离、气体分离、分离反应耦合方面的应用。由于传统的单元操作很难满足污染和对过程集成的要求,对离子液体支撑液膜在未来实现清洁生产的发展方向进行了展望。     

膜蒸馏用疏水性微孔膜研究进展

从膜蒸馏传质传热方面分析了疏水性微孔膜的最佳性能参数,叙述了近年来适用于膜蒸馏过程的膜材料、制备方法以及超疏水改性方法,分析了不同构型的膜组件优缺点、膜组件内部结构对膜蒸馏性能的影响和一些新膜组件设计形式,介绍了膜蒸馏过程中的难点:膜污染和膜润湿;分析了膜污染和膜润湿的类型和原因和膜污染和膜润湿检测方法,并归纳了常见的预防和恢复措施,探讨了膜蒸馏技术的应用前景和研究发展方向,主要有膜蒸馏过程中膜污染和润湿机理的研究、抗污染润湿膜的开发及其工业化应用、膜蒸馏商用膜组件的设计及优化等。     

国外离子交换膜的制备和应用动向

离子交换膜是一种高聚物电解质材料,因为在膜体结构上的活性基团,带有可以解离的离子,所以具有负载电流并使离子选择透过等特性。最常见的是用于电渗析海水(或咸水)脱盐方面。这种脱盐方法,不象离子交换树脂需要酸碱再生,仅仅利用电能,即可得到满意的淡水。近年来,电渗析的应用日益广泛,例如可用于药品纯化,稀有金属回收,放射性废液处理以及同位素分离等。还有一种不用电的渗透膜,亦能从冶金废液中回收硫酸、精制镍等。离子交换膜亦能用做电池隔膜。一般常用的离子交换膜,有磺酸型阳膜和季胺型阴膜。     

纳米纤维亲和膜应用研究进展

系统论述了国内外有关纳米纤维亲和膜的最新研究进展,主要介绍了亲和膜的分离过程、组件形式及其在气体净化、水体中重金属离子脱除、水体中有机小分子脱除、蛋白质的分离提纯及传感器方面的应用,并对其今后的研究发展做出了展望。     

氧化石墨烯膜的制备方法研究进展

氧化石墨烯(GO)作为一种新型二维材料,在能源、环境、石油化工、生物医药、光电材料、催化等领域有巨大的应用潜能。当氧化石墨烯膜用于分离时,有着与传统膜过程不同的分离机理。氧化石墨烯膜的层间距可以通过制备方法进行调节以实现离子、分子等物质的精确筛分。总结了由氧化石墨烯溶液制备氧化石墨烯膜的主要制备方法,如真空过滤法、旋涂法、浸涂法、静电自组装法等。     

亲和膜手性拆分技术及手性拆分固膜

阐述了亲和膜拆分技术,包括亲和超滤、纳滤、电渗析、渗析及渗透汽化等在手性拆分领域的应用,对基于对映体间亲和性差异的手性选择膜及基于"形状记忆"的分子印迹拆分膜的最新进展进行了综述,并就今后的发展方向提出建议。     

膜分离法污水处理技术

介绍了膜分离技术及其特点，回顾了膜分离技术及其在污水处理领域中的应用发展概况；详细分析了电渗析、微滤、超滤、反渗透和纳滤五种膜分离技术和它们在污水处理领域中的应用开发现状以及存在的问题；还概括了膜分离技术（包括膜制备、膜组件和膜工艺）中最新应用开发动向，并对膜分离技术在污水处理领域中的应用前景作了展望。可以预计，本世纪膜分离技术将得到迅速的发展，在污水处理领域发挥极其重要的作用。     

Developing homogeneous ion exchange membranes derived from sulfonated polyethersulfone/N-phthaloyl-chitosan for improved hydrophilic and controllable porosity

Ion exchange membranes (IEMs) composed of sulfonated poly (ether sulfone) (SPES) and N-phthaloyl chitosan (NPHCs) were synthesized. NPHCs was employed in membrane fabrication to improve the porosity and hydrophilicity of membranes. The effect of blend ratio of sulfonation (DS) and NPHCs content on physico-chemical characteristics of home-made membranes was investigated. The morphology of prepared membranes was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). SEM images revealed the formation of a more porous membrane structure and smoother surface. The electrochemical and physical properties of CEMs were characterized comprising water content, contact angle, ion exchange capacity (IEC) and thermal stability. Membrane water content, surface hydrophilicity and IEC were enhanced with increase of DS and NPHCs blend ratios in casting solution. Furthermore, the diffusion coefficient was also improved slightly with increase of DS and NPHCs blend ratios in prepared membranes. Membrane potential, permselectivity, transport number and areal membrane resistance all showed decreasing trends by the increase in NPHCs blend ratio in casting solution. These results indicated that the prepared membrane has good prospective and great potential for desalination in electrodialysis applications.     

离子交换膜的应用技术

离子交换膜具有分离效果好、能耗少和环保等特点,已经逐渐被应用于化工、海水脱盐、废水治理等领域。根据离子交换膜的分离机理不同,可将其在水处理中的应用分为电渗析、扩散渗析和Donnan渗析等三种,对三种分离方法的机理作了详细介绍,并举例说明了离子交换膜在水处理中的巨大潜力。     

离子膜电渗析在高盐废水"零排放"中的应用、机遇与挑战

高盐废水“零排放”是当今很多企业需要面临的非常严峻的环保问题，而离子膜电渗析由于其独特的分离机制能够实现高盐废水中无机盐的分离、浓缩和资源化利用，从而实现水和盐的回收利用。本文综述了离子膜电渗析目前在高盐废水“零排放”盐浓缩工艺中的应用情况；展望了电渗析在高盐高COD废水中的应用前景以及新型的电渗析技术如选择性电渗析和双极膜电渗析在混盐分离和盐的资源化利用中的机遇；同时指出离子膜电渗析在大规模应用中仍存在很多挑战，如离子膜性能的提高、电渗析工艺的优化和电渗析设备的投资成本和能耗如何降低。本文将为高盐废水“零排放”提供新思路，同时为离子膜电渗析在高盐废水“零排放”中的规模化应用奠定基础。     

Synthetic Membranes: State of the art

Synthetic membranes are used for a great variety of separation processes such as dialysis, electrodialysis, hemodialysis and hemofiltration, ultra-and hyperfiltration, and pervaporation, listing the most usual ones, where the process is generally designated according to the applied driving force such as a concentration, electrical potential, or pressure difference, respectively, across the membrane. Rather common requirements on the membranes used for separation processes are high flux, excellent permselectivity, chemical and partially temperature resistivity as well as high durability (long life time), to name the most important ones out of additional distinct qualifications which a membrane has to meet regarding an individual application. Therefore, a great deal of work was spent during the last 25 years for the development of the best possible membranes using almost every available polymeric material. At the beginning of membrane research, natural polymers such as cellulose and cellulose derivatives were essentially employed for the preparation of appropriate membranes such as collodion and cellulose acetate, for instance. These polymeric materials became rediscovered for the preparation of desalination membranes installed into hyperfiltration modules for the production of fresh water from brackish and seawater. In this connection, new membrane structures and configurations were designed besides the common homogeneous flat sheet membrane in order to meet the demands of high flux and high packaging density of a corresponding membrane module. With respect to an improved packaging density, spiral-wound, tubular, capillary, and hollow-fine fiber modules were designed in addition to the classical plate and frame module. Moreover, asymmetric and so-called composite membranes were developed to generate high flux membranes possessing the same selectivity as the corresponding homogeneous ones. Concurrently to the development of new membrane structures and configurations, new polymeric materials such as polyamides, polyimides, polysulfone, polypropylene, polycarbonate, polyurethane, copolyacryl nitriles, silicone, polytetrafluor ethylene (PTFE), and polybenzimidazolone, for example, were cast into membranes of improved transport properties and chemical resistivity. The different membranes together with their structure and field of application as well as their advantages and disadvantages will be discussed.     

电泳膜接触器研究进展

电泳膜接触器（EMC）是在传统电渗析器中引入多孔膜,或用多孔膜代替部分离子交换膜的一种新型膜分离技术,其中多孔膜作为两液流的接触界面,提供传质的场所,垂直于液流方向的电场是唯一的驱动力。本文介绍了EMC的工作原理,并简要概述了EMC的膜堆构型及运行模式。详细分析了进料液pH值、电场强度等操作参数、多孔膜的材质和截留相对分子质量等对EMC过程传质的影响,且对EMC运行过程中多孔膜的污染状况进行了探讨,并展望了EMC在生物大分子分离和纯化中的应用潜力。EMC中多孔膜的引入,使得EMC可以用于相对分子质量大于500 Da的生物分子的分离与纯化,进一步拓宽了电渗析的应用领域,而外加电场的作用能够有效减轻多孔膜的污染,因此,EMC在生物分子的分离与纯化方面具有广阔的应用前景。     

MEMBRANE SEPARATION TECHNOLOGIES: CURRENT DEVELOPMENTS

This article provides a brief overview of major developments in membrane separation technologies over the last six years until 1995. Progress in membrane separation processes, membrane separation techniques and membranes for given separation problems are of primary interest. The order of importance for membrane separation technologies is: already commercialized, being commercialized and having great potential based on laboratory performance. Separations involving liquid solutions, gaseous mixtures and particle removals have been covered. Notable recent developments in eight commercialized technologies namely, reverse osmosis, ultrafiltration, microfiltration, electrodialysis, dialysis, pervaporation, gas permeation, emulsion liquid membrane are illustrated first. New membrane-based equilibrium separation processes involving gas-liquid and liquid-liquid contacting, distillation and adsorption are then considered. The progress in new membrane-based rate-governed separation processes of vapor permeation and continuous deionization are treated next followed by a number of developing techniques, e.g., perstraction, facilitated transport, osmotic distillation, contained liquid membrane, supported liquid membrane and supported polymeric liquid membrane. Developments in hybrid separation processes where one of the techniques employs membranes are identified. The potential and current reality of membrane reactors is provided at the end.     

金属有机骨架/聚酰胺薄层纳米复合膜的研究进展

相较于传统聚酰胺薄层复合（TFC）膜,金属有机骨架/聚酰胺薄层纳米复合（TFN）膜得益于MOFs材料的高比表面积、有序可控的孔隙结构、良好的聚合物相容性和可定制的化学功能,展现出更高的渗透选择性,在工业应用中显示出巨大的分子和离子分离潜力。本文首先简述了MOFs聚酰胺复合膜的研究背景,然后从MOFs材料的特性和MOFs聚酰胺复合膜的制备策略两个方面出发,总结了MOFs聚酰胺膜研究的最新进展。讨论了MOFs的物化特征在TFN膜的微观结构和分离性能中起的作用;介绍了MOFs聚酰胺复合膜的制备策略,重点对MOFs负载方法及效率进行了分析。最后简述了MOFs聚酰胺复合膜在气、液体系分离中的应用;对MOFs聚酰胺膜在应用过程中的稳定性问题进行了分析,并对未来MOFs聚酰胺复合膜优化MOFs负载和功能性设计的研究进行了展望。     

扩散渗析-电渗析回收赖氨酸离子交换废液中的盐

为缓解电渗析膜污染,提高电渗析性能,采用阴膜扩散渗析对待脱盐的赖氨酸离子交换废液进行净化处理,对扩散渗析回收的(NH4)2SO4溶液进行电渗析脱盐浓缩。结果表明,当扩散渗析流量为5.6 L/h时,扩散渗析的扩散系数达2.24?10?7 cm2/s,离子交换废液中(NH4)2SO4透过率约为30%,可截留90.1% Mg2+和94.5%有机氮、80.3%蛋白、86.0%总糖、79.3%化学需氧量(COD);与直接电渗析赖氨酸离子交换废液相比,对扩散渗析回收的(NH4)2SO4溶液进行电渗析脱盐浓缩,SO42?膜通量、电流效率分别提高了55.7%和18.3%,操作时间、单位膜通量能耗分别降低了26.1%和42.3%。用扩散渗析净化赖氨酸离子交换废液可有效缓解后续电渗析的膜污染,提高电渗析性能。