膜吸附和膜吸收研究进展

近年来,膜集成过程备受研究者关注,探究传统分离技术与膜技术的结合,充分发挥膜的高效率、易于在线放大等优势,以期促进膜集成过程以低成本实现放大应用。其中,吸附膜、吸收技术兼具膜技术和吸附、吸收技术的优势,在提纯、分离、净化等众多场合获得了日益广泛的应用。本文针对膜吸附、吸收方面的研究,阐述该膜过程研究进展和发展趋势,为相关领域研究人员提供借鉴。

膜技术在汽油脱硫中应用的新进展

随着环保法规的日益严格,世界各国对清洁汽油的硫含量均做出了严格的规定。汽油的低硫化甚至无硫化已成为一种必然趋势,汽油的深度脱硫技术已成为各石油公司和相关研究者的研究热点。近年来,膜技术以其独特优势在汽油脱硫领域备受关注,膜法汽油脱硫技术主要包括渗透汽化膜法脱硫、膜吸附法脱硫、膜基萃取脱硫、纤维膜接触器脱硫技术等。笔者主要介绍了各膜法汽油脱硫技术的基本原理、工艺特点、国内外有关研究进展情况及技术难点,并提出了今后膜脱硫技术的发展方向。

离子改性Y分子筛的脱硫性能和脱附行为

考察了3种Y分子筛的吸附脱硫性能和溶剂脱附性能,并讨论了Y分子筛的脱硫机理。XRD分析表明,多次煅烧对Y分子筛骨架具有不良影响;静态吸附实验结果表明,AgY、CeY分子筛的吸附脱硫率高于NaY的。分子筛动态吸附性能分析表明,NaY、AgY、CeY的吸附容量分别为0.39、11.01、13.67 mg S/g;随着原料S质量浓度增加,吸附剂的穿透时间缩短;流出液S质量浓度始终达不到原料S质量浓度值。乙醇脱附实验结果表明,乙醇脱附剂对S吸附饱和的NaY的脱附率较高,AgY分子筛次之,CeY的脱附率相对较低;3种分子筛脱附率的差别与其吸附作用力类型有关,吸附力越强,脱附越困难;S吸附饱和的AgY分子筛的脱附率在90%以上,表明利用脱附剂对吸附饱和的分子筛进行脱附是行之有效的。

教研相长在促进《膜分离技术》课程改革中的探索和实践

膜分离技术是材料、化工、纺织、环境等学科交叉融合形成的高效、环保新型分离技术,与国民经济、人们日常生活密切相关,我国分离膜领域科研及产业化已彰显出了较强的国际影响力和竞争力,对分离膜领域专业人才提出了需求。文章分析了该课程现状,对教研相长,课堂教学、综合实验结合等教学形式进行了讨论。

膜分离技术在航空航天领域的应用进展

航空航天技术的快速发展对环境控制与生命保障系统提出了更高的要求,为了减少地面补给,航空航天过程中产生的废气、废液都需要处理或循环利用。膜分离技术作为一种高效、低成本的新型环保技术为航空航天等高科技领域提供了创新支撑,文章介绍了膜分离技术在航空航天领域的典型应用,特别是对面向水净化和气体分离的膜过程进行了重点阐述。

FCC汽油脱硫用交联HEC渗透汽化膜的性能评价

采用溶液浇铸法制备FCC汽油脱硫用交联HEC渗透汽化膜,并对膜结构进行红外表征。分别用硫质量分数为225μg/g和1050μg/g的2种FCC汽油评价交联HEC渗透汽化膜的脱硫性能,探讨了料液的含硫质量分数、硫化物组成、脱硫温度对该渗透汽化膜渗透通量和富集因子的影响。结果表明,料液的硫质量分数越高、硫化物组成越复杂,HEC渗透汽化膜的富集因子就越低,渗透通量就越高。随着脱硫温度的升高,渗透通量一直增加,而富集因子出现极大值。富集因子最大时对应的温度为渗透汽化膜的最佳脱硫温度。对于含硫225μg/g和1050μg/g的FCC汽油,采用交联HEC渗透汽化膜脱硫的最佳温度分别为368K和383K,因此其较适用于低硫FCC汽油的脱硫。对于含硫225μg/g的FCC汽油,交联HEC渗透汽化膜的富集因子达到4.5。

渗透汽化法汽油脱硫用丙烯酸酯交联羟乙基纤维素膜的性能评价

利用热交联反应,在72℃下将丙烯酸酯单体和羟乙基纤维素聚合物合成交联羟乙基纤维素膜,用红外光谱仪表征交联羟乙基纤维素膜的膜结构。采用模拟汽油和催化裂化汽油评价了丙氧基化-甘油三丙烯酸酯交联羟乙基纤维素膜的分离性能。结果表明:1,6-己二醇双丙烯酸酯、丙氧基化-甘油三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯3种单体和羟乙基纤维素反应后,生成的特征峰(3 749 cm-1)相同,但是交联度和对噻吩的相互作用参数不同,对噻吩的富集能力亦不同;交联剂含量增加,红外谱图中特征峰值增加,交联度增加,对噻吩的选择性增加而渗透性降低;进料为1.20×10-3的模拟汽油时,该膜对噻吩的富集因子达到26,通量为0.13 kg/(m2.h),进料为催化裂化汽油时,富集因子3.6,通量3.0 kg/(m2.h)。

聚丙烯酰胺/水溶性酚醛树脂反相乳液水分散液的成胶性能

所报道的反相乳液含25％聚丙烯酰胺、15％交联剂（水溶性甲阶酚醛树脂），可用作深部调驱剂，是将交联剂借助乳化剂分散在采用复合乳化剂制备的白油外相聚丙烯酰胺反相乳液中制得的，储存稳定性良好，其水分散液在加入转相剂后几天内发生转相，交联形成水基凝胶，黏度迅速升至峰值后下降，此后大体稳定至少30～40天，160天后仍有较高值。实验水分散液用矿化度8．476g／L的孤-联采出污水配制。转向剂加量增大时（0．4～1．6g／L），20g／L的聚／交反相乳液水分散液65℃时的转相时间和成胶时间缩短，成胶黏度增大。转相剂加量为0．8g／L、反相乳液浓度增大时（5～20g／L），水分散液65℃时成胶时间缩短、成胶黏度增大即成胶性能增强。转相剂加量为0．8g／L、反相乳液浓度20g／L的水分散液，25℃和35℃时基本不成胶，在45～65℃范围p14越高成胶性能越好。转向剂加量0．8g／L、反相乳液浓度20g／L的NaCl盐水分散液65℃时的成胶性能随含盐量增大（≤20g／L）而改善，在不合盐的水中不成胶；当配液用水为含聚0，985g／L、矿化度7．365g／L的油田污水＋清水时，只有当污水比例≥2／3时才能成胶，但凝胶黏度低，为4～8Pa·s。图7参4。

新型聚醚砜/磺化聚醚砜共混超滤膜的制备及性能

基于自制的磺化聚醚砜材料,采用相转化法制备了新型的聚醚砜/磺化聚醚砜(PES/SPES)共混超滤膜,考察了铸膜液中SPES/PES共混比、SPES溶液的磺化度对共混膜的结构及性能的影响.结果表明:PES与SPES相容性良好;在相分离过程中,PES/SPES铸膜液SPES磺酸基团发生迁移在膜表面聚集,共混膜断面为致密皮层和多孔的支撑层构成的非对称结构,且磺化度增加有利于共混膜支撑层由指状孔向海绵状孔转化;当SPES溶液的磺化度为11.5%、SPES/PES共混比为0.36时,制得的共混膜水通量为211.9 L(/m2.h),对PEG6000、PEG10000和PEG20000的截留率分别为58.3%、88.5%和96.6%;共混膜对硫酸钠的截留率随着硫酸钠浓度的增加而降低;接触角和吸水率的研究结果表明改性后的共混膜亲水性明显提高.

汽油脱硫用复合膜的制备及性能

以聚乙二醇(PEG)为活性分离层、聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为支撑层制备复合膜。PEG涂膜液的固含量提高到16%时,可以减少孔渗现象,提高渗透通量。考察进料温度、流量和膜下游侧压力对复合膜性能的影响。硫富集因子随温度和流量升高先增加后减小,最大值出现在100℃和100mL/min。渗透通量随温度升高而增大;当进料流量大于100mL/min时,渗透通量随流量增加而减小。两个参数均随膜下游侧压力增加而减小。对典型的催化裂化汽油,膜的渗透通量可达2.7kg/(m2.h),硫富集因子为3.6。

聚合物反相乳液调驱剂对孤岛油田的适应性

针对孤岛油田注聚区油藏物性特点，对聚丙烯酰胺反相乳液调驱剂的适应性进行了研究。结果表明：反相乳液调驱剂转相交联条件为pH值8．0～9．0，温度65℃，地层矿化度条件下转相交联时间大于2d，交联后粘度大于5．0Pa·s，调驱剂适应性较强。物模试验残余阻力系数达到10．4，三管模拟调驱试验在注聚后注入调驱剂1％×0．3VP，可提高采收率13％以上，表明该调驱剂能够实现深部调驱，提高采收率。

载纳米银-13X分子筛/聚醚砜杂化抗菌膜的制备与性能表征

通过离子交换法制备了载有银离子的13X分子筛,经热处理固化和化学还原将银离子还原为纳米银粒子,从而制备出了载有纳米银粒子的13X分子筛抗菌剂;以聚醚砜(PES)为基质聚合物,载纳米银-13X分子筛为抗菌添加组分,通过相转化法制备了载纳米银-13X分子筛/聚醚砜抗菌膜.通过场发射电镜扫描仪(FESEM)对制得的抗菌膜进行了表面和断面形态表征.结果表明:载纳米银-13X分子筛均匀分布在膜的内部;通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、能量色散X射线光谱仪(EDX)和透射电镜(TEM)表征了载纳米银-13X分子筛抗菌剂.结果显示:13X分子筛内有较高含量的银,并且银以单质0价态滞留于分子筛孔道内.以大肠杆菌和金黄葡萄球菌为考察对象,采用抑菌圈法和震荡烧瓶法测试载纳米银-13X分子筛/聚醚砜杂化膜的抗菌性能,对比PES原膜发现制得的抗菌膜在E.coli.和S.aureus.培养基上有明显的抑菌圈,平均抗菌率为97%,抗菌性能优异.

金属有机骨架/聚酰亚胺复合膜材料的制备及脱硫特性

采用相分离方法制备了新型金属有机骨架(MOFs)/聚酰亚胺(PI)复合膜,考察了膜的形态结构、吸附通道与吸附行为的关系。结果表明:功能膜具有发达的孔结构,功能颗粒镶嵌于基膜的三维网络通道中;膜的断面形态结构随凝固浴的不同而有显著区别,以水、乙醇、异丙醇的顺序,断面形态从指状孔结构逐渐向海绵状孔过渡;膜的吸附行为与膜三维通道结构、金属有机骨架的独特网兜结构及络合吸附作用密切相关;膜具有良好的热稳定性,膜吸附容量可达18mg/g。该复合膜在有机物吸附分离、膜分离等领域中具有潜在的用途。

大学专业课程教学改革的探索--材料科学与工程专业膜分离技术课程的教学改革与实践

文章以膜分离技术专业课为例,提出了以“拓展学生的知识面、培养提高分析问题、解决问题的综合能力”为核心、以“现象与问题→分析与综合→解决与拓展”为主线、以课堂上教师授课将知识“厚变薄”以及课后学生复习将知识“薄变厚”为原则,将专业课教学与基础课、专业基础课的知识点有机结合的教学理念。通过该教学方法的改革与实践,既有效巩固、加深学生对基础课、专业基础课知识的掌握,又培养了学生从专业的角度系统分析问题、解决问题的能力,从而全面提升学生的综合素质和专业能力。

聚醚砜蜂窝状多孔膜的研究

以聚醚砜(PES)为材料通过水蒸汽辅助法制备蜂窝状多孔膜,利用扫描电镜(SEM)观察膜表面形貌特征.研究溶剂、铸膜液浓度和湿度等因素对形成多孔膜结构的影响,通过控制铸膜液浓度、湿度等因素来控制膜的表面形貌及其所成蜂窝状孔的大小.实验结果表明,高湿度环境和具有一定浓度的聚合物溶液是制备蜂窝状多孔膜的必要条件;溶剂的挥发性是形成规整蜂窝状孔结构的关键因素,形成蜂窝状多孔膜的最佳条件为溶剂CH_2Cl_2,相对湿度93.5%,铸膜液中PES质量分数为2%,注射量为60μL.

FCC汽油渗透汽化脱硫用膜材料HEC的性能优化

为了进一步提高羟乙基纤维素(HEC)膜的脱硫性能,文中对5种分子量的HEC进行交联改性,研究了分子量、交联剂对HEC膜脱硫性能的影响。结果表明,特性黏度122 mL/g的HEC最适合做脱硫用膜材料;HEC膜脱硫性能随交联剂种类而变化。用模拟汽油和催化裂化(FCC)汽油对交联HEC膜的渗透汽化性能进行测试,结果表明,随操作温度升高,富集因子先增加后降低,有极大值。极大值出现的温度取决于料液种类。

活动型新课堂问题设置策略

高中思想政治活动型新课堂是对思想政治活动型学科课程的具体落实。问题是贯穿活动型新课堂的纽带,问题设置质量决定活动型新课堂实施效果。构建活动型新课堂的问题设置要设计真实问题,引发学生情感共鸣,激发学生探究的内驱动力;聚焦主要问题,推动学生思维进阶,破解问题本质;创设思辨性问题,让学生思维更开放、更深刻,让课堂更有活力,让课程更有魅力;增强设问的艺术性,在趣问中激发学生兴趣点,在追问中唤醒学生内在潜力,在反问中培养学生创新思维。

磺化聚砜/聚醚砜共混非对称纳滤膜的制备与性能表征

以相转化法制备了磺化聚砜(SPSF)/聚醚砜(PES)共混新型纳滤膜,并研究了磺化聚砜的磺化度以及聚醚砜/磺化聚砜的共混质量比对低分子量PEG的截留率和脱盐率性能的影响.结果表明:在操作压力为0.5MPa,料液温度为25℃下,当PES/磺化度10%SPSF共混比为6∶4时,SPSF/PES共混膜对PEG1000、PEG800和PEG600的截留率分别为99.8%、81.0%和57.8%,对硫酸钠、氯化钠的截留率分别为69.0%和23.5%,SPSF/PES共混膜的纯水通量为90.3L/(m2.h).

树脂001×7填充PES膜吸附水中重金属离子的研究

以聚醚砜(PES)为膜基质材料,以粉末状强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂001×7为功能颗粒,采用溶剂相分离法制备了膜吸附剂,并系统研究了膜吸附剂对水中重金属离子的吸附性能,考察了树脂含量、吸附时间对膜吸附剂吸附容量的影响,同时研究了膜吸附剂对水中铜离子的动态吸附及脱附效果.研究结果表明:膜吸附剂的吸附容量随着树脂填充量的增加而增大;当树脂质量分数达到65%时,膜吸附剂对重金属离子Hg2+、Pb2+和Cu2+的吸附容量分别可达255.31 mg/g、255.35 mg/g和80.76 mg/g;动态吸附试验表明,该膜吸附剂对水中铜离子有持续的吸附去除效果,膜吸附剂的脱附率可达94.67%;该膜吸附剂吸附过程符合Langmuir等温吸附方程,吸附速度较快,吸附容量较高;与传统工艺相比,膜吸附剂对水中重金属离子去除效果明显,有较好的应用价值.

4A分子筛掺杂PES膜吸附剂的制备及其对Cu^(2+)吸附性能研究

以聚醚砜(PES)为膜基质材料,以粒径分布较均匀的4A分子筛为功能颗粒,采用相转化法制备出了对Cu2+具有较大吸附容量的膜吸附剂;研究了4A分子筛填充PES膜吸附剂对Cu2+的吸附与脱附性能;探讨了4A分子筛填充量、离子强度、温度、pH、初始浓度等因素对其吸附性能的影响.结果表明:膜吸附剂的吸附容量随着4A分子筛填充量的增加而增大,当4A分子筛质量分数达60%时,膜吸附剂对Cu2+的吸附容量可达109.7 mg/g;0.1 mol/L的HCl溶液对吸附饱和的膜吸附剂脱附率达98.6%.