PEI/SA/Cu三元体系改性荷正电纳滤膜及其脱盐性能

通过将海藻酸钠(SA)与聚乙烯亚胺(PEI)共混作为二次界面聚合反应的水相溶液,SA与PEI强相互作用使SA嵌入到聚酰胺层中,从而提高膜的致密性.随后通过Cu^(2+)与SA结合提高膜表面荷正电性,提高膜对多价阳离子的截留性能.对比研究了SA和Cu^(2+)浓度对复合膜物化性质、表面形貌及分离性能的影响.结果表明,荷正电纳滤膜的最佳制备条件为:SA质量分数为0.01%,Cu^(2+)浓度为25 mmol/L,所对应的PS/Cu-3复合膜亲水性提高.与Control-PEI膜相比,其通量提高了257%,为(40.0±0.8)L/(m^(2)·h),对MgCl2的截留率从92.0%提升至97.1%,且具有良好的耐压性和稳定性.

污染物浓度对膜电容去离子技术脱盐性能影响

本文研究了膜电容去离子技术(MembraneCapacitiveDeionization,MCDI)处理工业含盐废水时,不同污染物浓度变化对其脱盐性能的影响。试验结果表明,MCDI脱盐量会随进水TDS浓度的增大而增大,当到达MCDI电极的饱和吸附量时脱盐量不再增加,其饱和吸附量约为1800 mg/L;MCDI的脱盐性能随进水COD浓度的增大而小幅下降,且MCDI对COD基本没有去除效果;进水浊度对MCDI设备的稳定运行有显著的影响,MCDI设备需在设置保安过滤器等前处理工艺下运行,过滤精度为一级5μm+二级100μm,并定期进行充分反洗。MCDI技术在处理该工业含盐废水时具有离子选择性,该技术会优先去除水中电荷较大及水合半径较小的钙离子,离子浓度较大的氯离子等,可为处理其他工业含盐废水提供技术指导。

静电纺丝复合反渗透膜的改性制备与脱盐性能

利用静电纺丝技术在无纺布上制备PET纳米纤维膜,并用交联壳聚糖对其进行改性得到壳聚糖改性纳米纤维复合膜.以间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)为单体,采用界面聚合法在壳聚糖改性纳米纤维复合膜的表面制备聚酰胺分离层,得到新型静电纺丝纳米纤维基复合反渗透膜.新型复合反渗透膜具有典型的聚酰胺复合反渗透膜的表面脊-谷结构.从膜的表面形貌、亲水性、分离性能等3个方面对水相MPD溶液中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的含量对膜结构和性能的影响进行了系统研究.结果表明,SDBS的含量对膜形态结构的均匀性和亲水性有一定影响,且随着SDBS含量的增加,膜的脱盐率先增大后减小,而通量小幅度上升后,先减小后增大,呈现规律性变化.

3种酸改性活性炭纤维电吸附脱盐性能研究

为提高活性炭纤维(ACF)应用于电吸附装置的脱盐性能,分别采用H2SO4、HNO3及H3PO4为改性剂对ACF进行改性,得到ACF-1、ACF-2、ACF-3,对其进行了表面形貌和化学结构的表征;并应用于自制2级电吸附装置将改性前后的ACF应用于处理模拟NaCl盐水和炼化废水厂反渗透(RO)浓水。结果表明,在HNO3的刻蚀作用下,ACF表面形貌和孔结构发生了变化,将酸性含氧官能团引入了表面;3种酸改性前后4种ACF电极材料对于模拟NaCl盐水和炼化废水厂RO浓水脱盐都具有较好处理效果,其中采用ACF-2除盐效果最好,对模拟NaCl盐水及RO浓水的最大除盐率分别为36.76%和16.54%。表明3种酸改性增强了ACF的电吸附脱盐性能,酸改性ACF电极电吸附脱盐技术可用于处理高盐分RO浓水。

薄层大面积自支撑碳纳米管电极材料的电容脱盐性能

以具有三维开放网络结构的烧结8μm-Ni金属纤维(SMF-Ni)为基底,通过乙烯催化化学气相沉积法在金属纤维表面生长碳纳米管(CNTs),制备了以金属Ni纤维网络为集流极、CNTs为离子存储库,尺度跨越宏观、介观和纳米的自支撑薄层大面积CNTs/SMF-Ni(CNTs质量分数为50%)复合电极材料.用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、N2吸附、脱附等温线和X射线衍射(XRD)等方法对电极材料进行了表征,并考察了其作为电极对质量分数为0.01%的NaCl水溶液的电容脱盐性能.自支撑CNTs/SMF-Ni复合电极材料由于具有优异的离子传导和表面电荷传递性能以及较大的介孔表面积,在1.2 V的工作电压和5 mL/min的水溶液流速下,对NaCl的电吸附容量和脱盐率分别达159μmol/gCNTs和57%.用H2O2对CNTs/SMF-Ni电极材料进行氧化处理后,CNTs表面含氧基团的大量增加增大了材料的亲水性,从而进一步提升了该复合材料的电容脱盐性能.

聚磺酰胺/聚乙烯(PSA/PE)耐酸复合膜的制备及渗透汽化脱盐性能

以间苯二磺酰氯(BDSC)为有机相单体、二胺和多胺类化合物为水相单体,通过界面聚合法在聚乙烯(PE)微滤膜上制备了聚磺酰胺(PSA)/PE渗透汽化复合膜。经配方和工艺优化,确定了PSA/PE复合膜的制备条件为:将聚乙烯亚胺(PEI)与间苯二胺(MPD)以5∶1的质量比共混作为水相单体,将PE膜直接浸润到水相中,然后浸入含有0.5%BDSC的有机相中进行界面聚合反应。测定了在优化条件下制备的PSA/PE复合膜的渗透汽化脱盐性能和耐酸性,结果表明:在料液为3.5%NaCl水溶液、温度为75℃的条件下,PSA/PE复合膜的水通量为35.1 kg/(m^(2)·h),截盐率达99.85%;在20%H_(2)SO_(4)溶液中浸泡6个月后,其脱盐性能不变,化学结构稳定。

还原氧化石墨烯/石墨相氮化碳复合膜的制备及其脱盐性能

采用真空抽滤法制备了以氧化石墨烯为基体的rGO/g-C_3N_4复合膜,系统研究了光催化还原时间、GO与g-C_3N_4质量比及GO沉积密度等工艺参数对复合膜脱盐性能的影响,优选出rGO/g-C_3N_4复合膜成膜工艺条件;并基于优选工艺所制备复合膜研究了NaCl溶液浓度对复合膜脱盐性能的影响,为复合膜的制备及应用提供实验依据。研究结果表明:紫外光照射时间为30h,GO与g-C_3N_4的质量比为6∶1,GO沉积密度为477.7mg·m^(-2)时制备的rGO/g-C_3N_4复合膜对NaCl溶液的脱盐性能最佳;复合膜对NaCl截留率和溶液通量均随NaCl溶液浓度降低而升高,对浓度为0.01mol·L^(-1)的NaCl溶液,截留率达到61.1%。

静电纺丝复合反渗透膜的改性制备与脱盐性能分析

利用静电纺丝复合反渗透膜在无纺布制备上进行应用,同时根据交联壳聚糖性能对静电纺丝复合反渗透膜在脱盐性能上进行应用,形成纳米纤维复合膜。同时利用间苯二胺和均苯三甲酰胺作为静电纺丝复合反渗透膜的复合单体。根据界面聚合法在纳米纤维复合膜上进行反渗透的实验,聚酰胺表面结构在形态、亲水性、分离效果上都会对溶液中的阴离子活性进行影响。同时十二烷基苯磺酸钠的含量会对静电纺丝复合反渗透膜结构和性能都将产生影响。静电纺丝复合反渗透膜在结构均匀性和亲水效果上会随着十二烷基苯磺酸钠的增加使脱盐率也会发生先大后小的变化。本文对静电纺丝复合反渗透膜的改性制备与脱盐性能进行分析。

多级串联膜电容去离子装置的脱盐性能

膜电容去离子(membrane capacitive deionization,MCDI)技术具有的装置简单、易操作、易再生、成本低,无污染、节能等优势,使其成为一种新型的脱盐技术。为了提升MCDI的脱盐性能,将多个装置的进水串联,对每个装置单独加电来探究脱盐率,平均脱盐速率、单位能量脱盐量等指标对多级串联的影响。结果表明,在进水盐质量浓度、水力停留时间、电压等不同操作条件下,二、三级MCDI串联脱盐率都提高了约2、3倍,三级串联较二级串联的脱盐速率提升较小,但具有更高的能耗。综合比较,二级MCDI串联的脱盐性能更优,并获得了最佳的操作条件为1.5 g·L^(-1),0.375 min,1.2 V。在连续脱盐过程中,多级串联能够连续稳定的去除盐离子,并且具有较高的吸附容量,表明了连续脱盐的可行性。研究结果对多级MCDI脱盐工程化应用具有指导意义。

MoS_(2)/PVDF阳离子交换膜的制备及污染物去除性能

为了在提高微生物脱盐燃料电池脱盐效率的同时去除污水中的金属离子和有机染料,对传统的PVDF阳离子交换膜进行改性,通过加入MoS_(2)提高PVDF的亲水性能和吸附性能,增加了羟基等亲水基团,当加入0.5%的MoS_(2)后脱盐效率较纯的PVDF提高了66.0%.有机染料亚甲基蓝(MB)去除率提高了47.1%,金属离子铅(Pb)去除率提高了37.7%.

堆叠碳纤维电极在膜电容去离子脱盐中的应用

为了提高电化学脱盐装置中电极总吸附容量及脱盐性能,提出一种将堆叠碳纤维作为电极,且在电极之间加入钛网提升电极片层间导电性的方法。采用控制变量法设计脱盐实验,考察进水盐质量浓度、堆叠碳纤维电极厚度、增加钛网导体对脱盐性能的影响,并从吸附热力学和动力学角度分析吸附过程。结果表明:堆叠碳纤维电极会导致脱盐效率有所下降,其每层吸附容量由9.74 mg/g下降到2.86 mg/g。但通过增加多层钛网作为导电体可以有效提升脱盐速度,当增加至3层时,装置的脱盐速度较单层提高了2.1倍。堆叠碳纤维电极可解决单层电极吸附容量有限和无法长时间处理高浓度含盐水的问题,加入钛网可有效提升多层电极的导电性,从而提升脱盐性能。所提方法可为多层电极的设计及提升电极导电性提供新思路,对于电容去离子的工程化应用具有指导意义。

聚合物对离子交换膜脱盐性能的影响及其污染特性

通过自制的电渗析(ED)装置,从聚合物(部分水解型聚丙烯酰胺,HPAM)浓度、操作电压以及进水流速等方面研究了HPAM对离子交换膜脱盐性能的影响,并结合HPAM在膜上的吸附情况,分析了其污染特性。结果表明,聚合物对离子交换膜的脱盐性能有显著的影响,聚合物浓度的增加会加大HPAM的单位膜面积吸附量,加剧膜污染,降低膜脱盐效率;升高操作电压,同样会促进HPAM在膜上的吸附,但不及对溶液离子迁移的影响,脱盐效果虽得到提高,但能耗增加;提高进水流速,可以减少HPAM在膜上的吸附,减轻膜污染,同时提高离子扩散速率,增强脱盐效果,但增强幅度不如提高电压的明显,且在一定范围内对能耗的影响不显著。另外,SEM分析发现,阴膜污染相比阳膜更为严重,且FTIR分析验证了膜表面的污染物质为HPAM。

不同离子交换膜在电渗析技术中的应用评价研究

选用三种不同工艺制备的离子交换膜,详细考察对比不同膜片的微观形貌、热稳定性、含水量、离子交换容量、离子选择透过性、面电阻等理化性质,系统评价不同膜片在盐浓缩电渗析技术中的应用性能。结果表明,流延法和拉伸法均相膜结构相对致密且均一,孔径分布集中在10 nm以下,元素分布均匀,具有较低的面电阻和能耗,较高的离子选择透过率、电流效率和盐通量;且拉伸法均相膜横向致密、纵向疏松的结构更有利于降低面电阻和能耗,增加电流效率和盐通量。热压法异相膜具有多相结构,膜较厚,且含有一些大孔(<6μm),面电阻和能耗约是均相膜的2倍,同时离子选择透过率、电流效率和盐通量均较低。所选用离子交换膜均能达到在电渗析脱盐应用中对材料热稳定性的要求。研究结果可为电渗析用离子交换膜的结构设计、制备工艺等提供参考。

用于海水淡化的氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的性能研究

将改进Hummer法合成的氧化石墨烯(GO)分散到聚酰亚胺(PI)基体中,运用真空抽滤装置制备用于海水淡化的GO/PI复合薄膜,对复合薄膜的性能进行研究。结果表明:适量的GO(质量分数为0.010)能够明显改善薄膜的表面形貌,消除或减少薄膜表面孔洞和裂纹;与PI薄膜相比,GO/PI复合薄膜的亲水性能和拉伸性能提高;加入适量的GO(质量分数为0.010)后,复合薄膜具有较好的脱盐性能,且随着温度升高,脱盐性能提高,当温度达到75℃时,其具有较大的离子去除率(99.4%)和水渗透量(36.1 kg·m^-2·h^-1);经多次试验后,复合薄膜的脱盐性能仍能保持较高水平,稳定性较好。GO/PI复合薄膜有望成为一种用于海水淡化的新型反渗透薄膜。

活性炭电极电吸附法水处理脱盐的实验设计

介绍了一种基于静电吸附原理利用活性炭对氯化钠水溶液进行脱盐处理的综合性实验设计,包括吸附材料活性炭电极的制备、水处理实验平台的搭建以及电极脱盐性能的测试和实验数据的分析及处理等内容。该实验有利于深化学生对专业知识的透彻理解、锻炼学生的实践动手能力以及培养学生的创新意识。在实际教学过程中,该实验有效地激发了学生的学习兴趣,提高了学生独立进行科学研究的素质和能力。

高含盐模拟废水的纳滤膜和反渗透膜脱盐特性

通过可低压操作的NF膜和RO膜的高含盐模拟废水分离试验,本文探讨在不同进水pH条件下的脱盐效果,分析盐浓度对膜通量和脱盐率的影响。结果表明,在pH≥5条件下,RO膜对单价和二价无机盐的脱盐率均可至少达到85%,NF膜对二价盐的脱盐率可至少达到70%,但单价盐的脱盐率呈低值;在膜分离过程中,两种膜的膜通量和脱盐率随进水的盐浓度上升呈下降趋势。RO膜的膜通量对盐浓度变化的敏感度高于NF膜,但脱盐率的盐浓度变化敏感度则相反。

高取代度氰乙基纤维素与二醋酸纤维素共混中空纤维纳滤膜的研制

采用高取代度氰乙基纤维素与二醋酸纤维素共混为膜材料,丙酮、二氧六环混合溶剂,以有机醇为主、加入适量其他添加剂为致孔剂,通过冰水凝胶浴干湿法纺丝,制得性能良好的中空纤维纳滤膜,该膜在给水质量浓度1 800 mg/L、操作压力为0.6 MPa、水温25℃条件下,对二价盐CaCl2、一价盐NaCl的水溶液的脱盐率分别大于90%和小于60%,水通量均大于3.5 mL/(cm2.h).还讨论了膜液的组成和纺丝条件对膜性能的影响.