国际正渗透膜技术研讨会IFOS2016回顾：正渗透可行吗?

回顾了2016年底在悉尼召开的国际正渗透研讨会的主要内容,概括了近年来正渗透技术研究和应用的最新进展。在膜材料方面,提高水通量应着重于降低支撑层结构参数,而不是提高分离层的渗透性能。提高分离层的截留率和耐污染性是提高膜性能的关键。对于各种类型的驱动溶质而言,无机盐很可能是最为现实可靠的驱动溶质。正渗透技术在渗透稀释和与其他分离技术的耦合过程处理高含盐污染水源中有潜在应用,然而渗透能发电在短期很难成为主流的新兴能源。     

从废高温镍钴合金中浸出镍和钴的试验研究

研究了采用"苏打焙烧-碱浸出铝、钼-氯气浸出钴、镍、铁等-TBP萃取除铁-中和水解除铬-P204萃取除微量杂质-N235萃取分离镍、钴"工艺处理废高温镍钴合金,重点考察了从废镍钴合金中浸出镍和钴,讨论了苏打焙烧温度和碱浓度对铝、钼浸出率的影响,碱浸渣氯气浸出电位、浸出时间、废合金粒度、添加剂的加入等因素对镍、钴浸出率的影响.试验确定了从废高温镍钴合金中浸出镍、钴的工艺优化条件.综合条件下,镍、钴平均浸出率分别为99.30%和97.67%,浸出渣中镍、钴质量分数平均为0.51%和0.44%.     

丙烯酰胺-马来酸酐共聚合物膜及其对CO2、CH4吸附性能研究

通过自由基聚合制备了丙烯酰胺(AM)和马来酸酐(MA)共聚合物.粘度法测定了聚合物的相对分子量,元素分析法和FTIR等分析表征了共聚物的化学结构,此外研究了共聚合物对CO2和CH4的溶胀吸附性能.在本实验条件下,共聚物的相对分子量、共聚物中两种单体的摩尔数之比m/n、对CO2的平衡吸附量等随聚合过程中单体配比AM/MA的增加而增大;共聚合物的相对分子量在7～17万之间,共聚物中两种单体的摩尔数之比在5～30之间,对CO2的平衡吸附量在45～70mg(CO2)· (g(干膜)) -1之间;而共聚物对CH4的平衡吸附量仅为4mg(CH4)·( g(干膜))-1左右,且不随单体配比AM/MA的增加而变化,这表明丙烯酰胺和马来酸酐共聚合物作为CO2/CH4分离用膜材料,具有较好的CO2优先选择吸附性能.     

荷电纳滤膜的切向流动电位测试技术研究

改进了切向流动电位测试技术.由运动方程出发推导了流道高度的理论计算式.利用DL膜测量了流动电位,通道高度以及系统中各部分的电导,深入研究了流道高度、系统的各部分电导以及压降和浓度对Zeta电位的影响.结果表明,所提出的流道高度测定方法,并以总电导代替流道电导和溶液电导,大大提高了Zeta电位测定结果的准确性.在测量范围内,压降对Zeta电位几乎没有影响,而浓度对Zeta电位及各部分的电导影响很大.随浓度的增大,Zeta电位的绝对值下降.在低浓度时,膜电导所占比例大于溶液电导和外回路电导.随溶液浓度增加,膜电导所占比例逐渐低于溶液电导.     

耐污染反渗透膜在城市生活污水回用中的应用研究

城市生活污水经污水处理厂处理后已成为达到国家二级排放标准的微污染水,如再经预处理＋反渗透组合工艺处理可以达到工业用水的水质,如锅炉补给水、循环冷却水等。分别测试了耐污染反渗透膜与普通反渗透膜的耐污染性能以及其他各项指标,并从它们的功能基团与膜表面结构角度初步探讨耐污染机理。考察了耐污染反渗透膜性能的变化规律,为以后的应用工程设计提供了基本参数。     

电渗析过程传质模型的研究进展

电渗析是一种利用离子交换膜和电势差从溶液及其他不带电组分中分离出离子的物质分离过程,该技术具有适应性强、预处理简单、能耗低、环境污染小等优点,被广泛应用于化工、生物等领域的分离纯化过程。本文主要介绍了用于电渗析分离过程的6种传质模型,总结了各模型的优势及存在的问题,指出限制电渗析技术进一步发展的主要原因是对包含物质传递、浓差极化、流体流动行为、电解质溶液-膜平衡等复杂现象的电渗析过程进行理论和实验研究难度大,而传质模型化为电渗析分离过程的物质传递研究提供了一条有效途径,有助于深入研究电渗析过程中物质的传递机理,准确预测分离性能并导向性优化电渗析结构设计和操作工艺。并且提出未来电渗析传质模型的研究方向是结合经验方程或传质系数进一步优化传质模型,并采用仿真工具模拟传质过程,提高模型的准确性和普适性。     

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。     

PEI交联的PECH/nylon复合阴离子交换膜的制备及性能研究

聚环氧氯丙烷（PECH）是一种线性高分子聚合物,具有较好的稳定性和成膜性能,且以PECH为基体制备阴离子交换膜,可避免致癌物质如氯甲醚、双氯甲醚的使用,但存在机械强度差与吸水性较大等缺点。本研究采用聚乙烯亚胺（PEI）作为交联剂,通过其与PECH发生交联反应,在其内部形成网状结构限制PECH膜在水中的过度溶胀,从而增强膜的机械强度,同时引入尼龙网布（nylon）作为支撑材料进一步提高膜的力学性能,制备了QCPECH/nylon复合阴离子交换膜。研究结果表明,制备的P1膜在电渗析应用过程中的脱盐效率（94.8%）比商业膜（Neosepta AMX）的脱盐效率（92.4%）更高,由此可见,用PEI交联的PECH/nylon复合阴离子交换膜在电渗析脱盐中具有潜在的发展前景。     

一种新型羧甲基甲壳素/聚砜复合纳滤膜的研究

羧甲基甲壳素(CMCH)溶液浇铸在聚砜超滤膜上,并与戊二醛(GA)交联制得一种新型荷负电复合纳滤膜.制备该膜的最佳条件为:CMCH浓度为2.0%,GA浓度为1.5%,50℃下交联2.0 h,然后50℃下热处理15 min.复合膜对中性分子的截留分子量为7.425×10-22 g (450 Da),膜孔径在(6.6～7.6)×10×10 m,静电位为-0.15 mV,电压渗系数为-0.85,离子交换容量为2.2 mmol·cm-2,在18℃,1.3 Mpa压力和流量为38 L·h-1时,对浓度为2000 mg·L-1的Na3PO4,K2SO4,Na2SO4,MgSO4,KCl,NaCl 和 MgCl2 溶液的截盐率分别为 92.10%,90.93%,91.83%,62.51%,30.29%,29.46% 和 10.96%,通量分别为 3.96 L·h-1·m-2,4.81 L·L·h-1·m-2,复合膜对不同盐的截留行为与其它荷负电纳滤膜类似,主要决定于荷电膜与电解质离子之间静电作用力的大小.随着进料液浓度的增加,复合膜的截盐率减小,通量增加;随着操作压力的升高,通量增加,截盐率先增加后保持不变.另外,发现该膜具有较好的抗藻类附着性.该膜可望用于脱除水中NO3-,PO43-,SO42-及阴离子表面活性剂等负电荷离子,在中水、工业水、饮用水处理及加工等方面有广阔的应用前景.     

聚乙烯醇缩糠醛纳滤膜的制备

以聚乙烯醇(PVA)和糠醛(Fu)为主要原料,采用溶液涂敷法制备了聚乙烯醇缩糠醛(PVFu)复合纳滤膜,考查了聚乙烯醇的浓度、交联剂的用量及糠醛含量等对膜分离性能的影响。结果表明,在25℃,75%相对湿度条件下,通过质量分数5%的聚乙烯醇溶液与1%的糠醛缩醛化交联反应所制得的纳滤膜在1.0 MPa操作压力下对PEG600的截留率达到98.30%,水通量为11.3 L.m-2.h-1。随着操作压力的增加,通量呈线性增加,截留率也相应上升;该膜有较好的耐氯性;用红外光谱仪表征了复合膜的分子结构。用原子力显微镜(AFM)观察了复合膜的表面形态,用X射线衍射仪研究了聚乙烯醇缩糠醛固化后的结晶状态,并用动态活性氯测试法测试膜的耐氯性。