中空纤维纳滤膜制备研究与产业化开发现状

综述了中空纤维纳滤膜的各种制备方法,主要阐述了不同方法制备的中空纤维纳滤膜的特点,并介绍了当前中空纤维纳滤膜的产业化情况,为我国中空纤维纳滤膜的产业化开发提供参考。

聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维复合纳滤膜的研究 I.复合纳滤膜的制备

以自制的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维基膜,采用界面缩聚法制备了PVDF中空纤维复合纳滤膜(PVDF-HFNF),研究了水相与油相浓度配比、溶质浓度、反应时间、添加剂浓度、反应温度等对PVDF复合膜性能的影响。同时,探讨了二次反应对PVDF-HFNF制备的影响,从而确定了适宜的PVDF-HFNF制备条件,在压力0.2 M Pa、22°C下,测得PVDF-HFNF对浓度为2 g/L的N a2SO4的截留率为97%,通量为31.7 L/(m2.h)。该膜的分离性能接近于商业纳滤膜。

PDMAEMA/PSF中空纤维外压纳滤膜对无机盐的截留性能研究

主要研究聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)/聚砜(PSF)中空纤维外压纳滤膜对不同种类无机盐的截留性能,并研究了无机盐溶液的浓度、运行压力、溶液温度、pH对截留性能的影响。实验表明:PDMAEMA/PSF中空纤维纳滤膜荷正电,对离子的截留有选择性,对阳离子的截留顺序为:Mg^(2+)>Na^+>K^+,对阴离子的截留顺序为:Cl^->Br^->I^-。随着盐溶液浓度的增加,截留率和通量均下降,所制备的纳滤膜对无机盐的截留表现出对温度、pH的敏感性。

中空纤维微滤膜组件过滤酱油时的流体力学特性的研究

采用最小二乘法拟合得到对中空纤维微滤膜组件处理酱油时有效阻力系数Ｃｆ与通道中流体雷诺数Ｒｅ之间的数学关系式,并且对不同过滤量时膜通道中宏观压力的变化进行了研究．

PPES中空纤维纳滤膜的染料脱盐性能研究

采用间歇渗滤恒容操作,考察了杂萘联苯聚芳醚砜(PPES)非对称中空纤维纳滤膜对染料的脱盐性能,并以活性艳蓝染料的盐溶液为分离介质对膜在高温下的分离性能进行了测试分析。结果表明,非对称PPES中空纤维纳滤膜具有良好的染料脱盐性能:在80℃、0.6 MPa下,纳滤膜对活性艳蓝(质量浓度10 g/L)和NaCl(质量浓度2 g/L)的混合溶液渗滤浓缩2倍,经过7个恒容循环操作后,透过液的电导率降至0.1 mS/cm以下。间歇渗透过程中,每个循环后增加反洗操作,有利于提高PPES中空纤维纳滤膜对染料的脱盐效率;以质量分数1.0%的EDTA二钠溶液为反洗液,膜通量恢复率最高可达98.6%。

O-MWCNTs/PMIA中空纤维纳滤膜制备与性能研究

采用聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)与羟基化多壁碳纳米管(O-MWCNTs)共混,通过干-湿相转化法制备中空纤维纳滤膜,研究了不同含量的羟基化多壁碳纳米管对O-MWCNTs/PMIA中空纤维纳滤膜结构与性能的影响。结果表明随着O-MWCNTs的含量的增加,膜内部指状孔明显增加,海绵状过渡层减少;O-MWCNTs/PMIA中空纤维纳滤膜的亲水性与表面电负性明显加强;共混纳滤膜的水通量随O-MWCNTs的增加而增加,对无机盐的截留出现先增加后减小的趋势。在渗透压力为1.0 MPa下,O-MWCNTs含量为0.1%时,O-MWCNTs/PMIA中空纤维纳滤膜的纯水通量为55.1 L/(m^2·h),对硫酸钠的截留率可达到78.5%,对甲基橙、亚甲基蓝、酸性红、直接红13的去除率可达到90.5%、94.4%、99.5%、99.9%。

聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯/聚砜中空纤维纳滤复合膜的研究

以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为表层材料,以对二氯苄为交联剂,聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,通过界面聚合反应(季铵化反应)制备了荷正电中空纤维复合纳滤膜。研究了基膜、PDMAE-MA、交联剂、溶剂、催化剂等和制膜工艺对复合纳滤膜截留性能的影响,从中总结出以聚电解质为交联预聚体制备复合纳滤膜的基本规律。首先用本体聚合的方法制备了 PDMAEMA,采用中空纤维超滤技术精制 PDMAEMA 水溶液。PDMAEMA 水溶液具有浓度、外加盐和 pH 的响应性。其凝胶层也表现出相同的特点。研究了以聚砜(PSF)平板膜为基膜时,PDMAEMA 复合纳滤膜的制备条件。研究结果如下:此界面聚合反应在有机相中进行;较优的制备条件为:PDMAEMA 浓度为2wt%,时二氯苄浓度为1%～1.5%(wt),应加入少量的 NaHCO_3来维持溶液的微碱性,室温下反应即可进行,反应时间为5h。另外,用辐照交联的方法制备了 PDMAEMA 平板型复合纳滤膜,所制备的纳滤膜对2g/LMgSO_4的截留率为50%左右。中空纤维外压复合纳滤膜的制备实验包括以下内容:进行了中空纤维外压纳滤膜的基膜选择,研究了基膜对聚合物溶液的吸附行为;确定 PDMAEMA 涂层液的最佳浓度为0.75wt%;在 PD-MAEMA 水溶液中加入0.148mol/L NaHCO_3能提高纳滤膜对二价盐的截留率,但对通量的提高不大;往 PDMAE-MA 水溶液中加入5%(v/v)乙醇能得到高通量、高脱盐率的中空纤维纳滤膜,对 MgSO_4的截留率≥98%,水通量可达19.5L/(m^2·h)(内压膜),水通量≥20L/(m^2·h)(外压膜);加入催化剂碘化钾(KI)使反应时间缩短为3.5h。荷正电的 PDMAEMA 中空纤维纳滤膜对无机盐的截留率顺序为:MgSO_4>MgCl_2>NaCl>KCl>Kl,对阳离子的截留顺序为:Mg^(2+)>Na^+>K^+,对阴离子的截留顺序为:Cl^->Br^->I^-。对蔗糖的截留率>60%,时 D-甘露糖的截留率为37.4%(外压膜)和32.2%(内压膜),并能有效软化自来水。对分子量大于300的小分子荷正电染料的截留率>50%。纳滤操作条件影响纳滤膜对无机盐的截留性能。无机盐的浓度上升,纳滤膜的截留率和通量都略有下降;纳滤膜对无机盐的截留率和水通量随着操作压力的增大而增加。PDMAEMA 复合纳滤膜表现出温度敏感性和 pH 敏感性。制备了 PDMAEMA 中空纤维内压纳滤膜,确定 PDMAEMA 溶液的浓度为0.75wt%,内压纳滤膜对无机盐的截留率和通量的变化与压力的关系符合高斯曲线。实验测试了 PDMAEMA 复合纳滤膜的耐溶剂性,所用溶剂为纯水,0.5mol/L HCl,0.5mol/L NaOH 和30%H_2O_2(wt%)。实验表明:PDMAEMA 复合纳滤膜的杀菌性、耐碱性和耐氧化性较好,但不适于在酸性介质中保存和使用。

中空纤维纳滤膜在水处理中的应用研究综述

中空纤维纳滤膜因其装填密度大、分离效果好、操作压力低等优点,近年来被广泛地关注和应用。该文综述了近些年纳滤膜制备过程中热门的新工艺和新材料,以及中空纤维纳滤膜在饮用水净化、资源回收、新型污染物去除(如抗生素、持久性有机污染物等)等领域进行的应用研究,并根据中空纤维纳滤膜目前面临的问题提出了未来可能的研究的方向。

涂层法制备聚醚砜中空纤维纳滤膜及应用

以磺化聚醚醚酮(SPEEK)为内涂层制备了聚醚砜中空纤维纳滤膜,研究了溶剂、SPEEK磺化度、浓度及后处理温度等参数对膜性能的影响.结果表明,以SPEEK(磺化度0.55)的1%甲醇溶液为涂层溶液,经过30℃后处理6h制得纳滤膜具有较高的通量和离子选择性.其应用于含盐染料废水分离.结果显示,该膜完全截留小分子染料,但是透过单价盐类.该膜为单价/多价盐离子的分离和含盐染料废水的处理提供了一种新的可能性.

平板纳滤膜和极细中空纤维纳滤膜表面Zeta电位的测试

为了研究平板纳滤膜表面Zeta电位测试中的最佳条件和极细中空纤维纳滤膜表面Zeta电位测试方法,以平板聚酰胺纳滤膜和醋酸纤维素中空纤维纳滤膜为研究对象,根据流动电位法原理,利用Sur PASS固体表面Zeta电位分析仪测试纳滤膜表面Zeta电位,并首次提出醋酸纤维素中空纤维纳滤膜Zeta电位测试方法.实验结果表明:纳滤膜样品测试前需要在超纯水中浸泡2 h以上;平板纳滤膜最佳测试压力为3 k Pa;平板膜样品池的流道最佳高度为100~110μm,测试流量在80~120 m L/min,样品测试结果的标准偏差小于2m V.醋酸纤维素中空纤维纳滤膜在测试前,通过调节样品填充的紧实程度控制测试流量在80~120 m L/min,测试结果的标准偏差小于1 m V.

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.

中空纤维纳滤膜产业化可行性研究

中空纤维膜兼以其填充密度大,占地面积小等优势,自其开发以来迅速占领了一席之地。纳滤膜能够截留离子及小分子有机物等独特的性能,在过去的几十年里发展迅速,成为一种重要的分离纯化技术。中空纤维纳滤膜结合了中空纤维及纳滤膜的优势,是一种还未市场化的新产品。本项目以中空纤维纳滤膜为出发点,引进新加坡国立大学的一体化成膜工艺,旨在建立一条从膜丝的生产到完整的膜组件产品的生产线,年产量将达到1000万。实现产学研结合,该生产线同时还能用于科研实验。

一体式中空纤维微滤膜膜生物反应器设计要点

以中空纤维微滤膜为核心膜组件的一体式膜生物反应器系统处理生活污水为例,介绍了该类系统与板框式膜组件及分体式(管式)构型比较;一体式中空纤维微滤膜膜生物反应器设计范围、设计步骤。最后列举设计案例,介绍了工程设计过程和设计要点。

聚丙烯中空纤维膜亲水化的研究

研究了采用浸泡进行表面亲水化所用试剂的浓度、配比、时间对膜透水量的影响 ;考察了亲水化膜使用后性能的变化及其恢复方法 ;对比了浸泡与加压两种表面亲水化方法的效果 .试验表明 ,使用质量分数为 75%的乙醇和 1%H2 SO4 的混合溶液作为亲水化试剂 ,通过加压法能得到透水量大的聚丙烯亲水化的膜 .

中空纤维膜产业化示范工程项目在津验收

由天津国际工程咨询公司承担可行性研究的天津工业大学膜天膜工程技术公司“年产100万平方米中空纤维膜系列产品产业化示范工程”项目日前在津通过国家发展改革委组织的专家组验收。该项目构建起中国最大的中空纤维膜生产基地，并成为中国膜产业向国际先进水平发展的新起点，标志着本市已在中空纤维微滤膜、超滤膜的研究及其应用开发、产业化方面达到国际先进水平，

聚偏氟乙烯中空纤维膜的耐辐射性能

化学反应混凝微滤技术是处理放射性废水的一种新型实用技术，作为分离单元核心的聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜是一种性能优异的水处理膜材料，具有化学稳定性好、抗吸附污染性好、高装填密度等优点，但在辐射环境下性能会发生一定程度的改变，从而影响材料的使用性能。文中在一个较宽的辐射剂量范围内研究聚偏氟乙烯中空纤维膜的性能变化，为该膜的工程应用提供依据。

新型分盐纳滤膜的制备与表征

设计界面聚合反应单体结构,调节界面聚合反应参数,是实现纳滤膜结构和性能调控的有效手段.针对Na_(2)SO_(4)/NaCl高效分离需求,以高哌嗪(HPIP)为水相单体、均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,通过界面聚合反应制备了具有高Na_(2)SO_(4)/NaCl选择性的中空纤维纳滤膜.通过优化HPIP质量浓度、调节分离层的结构,可以实现对纳滤膜分离性能的有效调控.当HPIP质量浓度为3g/L时,纳滤膜具有最佳的Na_(2)SO_(4)/NaCl选择性,该纳滤膜对Na_(2)SO_(4)和NaCl的截留率分别为98.0%和14.2%,Na_(2)SO_(4)/NaCl选择性为6.9,NaCl水溶液的渗透通量为39.7 L/(m^(2)·h).

层层自组装“三明治”结构纳滤膜实现高效镁锂分离

报道了中国科学院上海高等研究院近期在层层自组装((Layer-by-Layer,LBL))纳滤膜材料设计和组件制备的最新进展.研究提出了"三明治"新型纳滤膜结构,并在4寸组件基础上实现高效镁锂分离.在处理质量浓度为2000 mg/L、Mg^(2+)∶Li^(+)=20.7∶1(质量比)的模拟盐湖卤水时,该膜对Mg^(2+)的截留率为99.7%,镁锂分离系数为176,是目前文献报道可工程化的最佳结果之一.

超滤法处理湘江原水的试验研究

研究了直接用超滤法处理湘江源水制取自来水的可行性,结果表明:超滤出水细菌去除率接近100%,出水浊度1.0NTU以下,对硝酸盐氮、CODMn有一定的去除率,但对金属离子(Fe、Mn)几乎无去除作用。混凝后可提高CODMn的去除效果。

膜生物反应器污水再生工程的运行与优化

为处理某度假村宾馆生活污水,设计了规模为500m3/d的污水处理装置,该装置采取国产聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微滤膜与水解酸化—有氧生化相结合的淹没式膜生物反应器(SMBR)工艺,处理水回用作绿化与景观用水。简述了基本工艺流程、设备及构筑物设计参数,重点介绍了工程调试及试运行情况。通过对水成本的敏感性分析,优化了运行参数。