以中空纤维超滤膜技术为核心的组合工艺在水处理中的应用

中空纤维超滤膜因单位体积有效膜面积大,填充密度高,操作压力低,能耗小,通量高,并能很好的进行反冲洗等优点,广泛应用于水处理领域。研究了中空纤维超滤膜分离的概念、材质、结构、特性和分离去除机理,综述了中空纤维超滤膜及其组合工艺在水处理中的应用,并展望了未来的应用前景。

纤维素非对称中空纤维超滤膜的制备与油水分离应用的研究

以N,N-二甲基乙酰胺为非溶剂添加剂制备了纤维素非对称中空纤维超滤膜,同时考察了外凝胶浴温度以及芯液种类对纤维素非对称中空纤维超滤膜结构和性能的影响,并制备了大尺寸膜组件进行油水分离实验。实验结果表明,非溶剂添加剂的加入提高了纤维素中空纤维超滤膜的渗透通量;且随外凝胶浴温度的升高,膜断面出现更多的指状孔结构,外皮层厚度逐渐减小,渗透通量增大,在外凝胶浴温度为65℃时达到29.3L/(m2.h1);采用二甲基亚砜为芯液,膜内侧皮层消失,外皮层变薄,得到含有大量贯通状孔的更明显的非对称结构;油水分离实验中,在不同油质量浓度的原料液条件下,膜组件对油的截留率均可达到98%以上;并对油质量浓度50mg/L的原料液进行了540h操作考察,渗透液含油量小于1mg/L。

PVDF中空纤维超滤膜的耐化学性能研究

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜,进行了耐化学性能研究,初步制定了耐酸性、耐碱性、耐氧化性检测方法。确定耐酸性、耐碱性、耐氧化性用4个指标来衡量:外观变化,断裂强度变化率、纯水通量变化率、截留率变化率。结果表明,PVDF膜的耐酸性最好,其次是耐氧化性,耐碱性最差。250 mg/L的次氯酸钠溶液中浸泡后,PVDF膜的最大孔径几乎不变化,纯水通量增加了20%,截留率也几乎不变化;而500、1 000 mg/L的次氯酸钠溶液中浸泡后,PVDF膜的最大孔径均有所增大,纯水通量均减少了50%以上,而截留率均变化不大。PVDF膜分别经相同质量浓度的Na Cl O溶液和H2O2溶液浸泡处理后,断裂强度变化率、纯水通量变化率和截留率变化率均相当接近,只有最大孔径变化率有所差别。

胶粘剂在中空纤维超滤膜组件中的应用

介绍了胶粘剂在中空纤维超滤膜组件中的应用背景,特别综述了中空纤维超滤膜组件的形式、胶粘剂的种类以及在实际使用过程中胶粘剂必须满足的性能指标(如混合黏度、与膜丝的浸润性、固化周期、放热量、爬丝高度、固化硬度、拉伸强度、弯曲强度、冲击强度及其与膜壳之间的剪切强度等)。最后对中空纤维超滤膜的发展前景进行了展望。

PVPK30和Tween80对中空纤维超滤膜结构和性能的影响

通过考察添加剂—聚乙烯吡咯烷酮(PVPK30)和Tween80对杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)中空纤维超滤膜结构和分离性能的影响,发现:随高分子添加剂聚乙烯吡咯烷酮K30浓度的升高,膜水通量减小,截留率基本无变化,膜结构逐渐由指状结构转变成海绵状结构。有机大分子添加剂Tween80可以提高膜的水通量,但膜结构不随添加剂浓度而改变,均为指状结构。当Tween80浓度小于5wt%时,随Tween80浓度的增加,膜水通量升高,截留率下降。比较不同凝胶浴温度下的膜分离性能可以看到,凝胶浴温度提高可以显著提升膜的纯水通量。

聚砜中空纤维超滤膜动态法表面光接枝改性

以二苯甲酮 (BP)为光引发剂 ,丙烯酰胺 (AAM)为接枝单体 ,以先用紫外光照射引发剂 ,然后将引发剂和单体分步输送到膜上的方法对聚砜单内皮层中空纤维超滤膜的内表面进行接枝改性。实验表明 ,改性后膜的表面亲水性有所上升 ,膜孔径也有一定程度的减小。证明该方法具有可行性 ,并有进一步发展的潜力。

中空纤维超滤膜去除细菌内毒素效果评价

采用鲎试验反应的动态浊度法 ,对本文研制的除“热原”超滤膜进行了细菌内毒素的定量检测 ,介绍了实验原理和方法 .实验结果表明 :超滤膜组件产品水的细菌内毒素含量能达到中国药典注射用水的指标 ,其中UF- RN和 U F- RW系列膜组件的产品水已达到美国 ASTM电子一级水标准 .鲎试验动态浊度法是一种方便、灵敏、准确的细菌内毒素定量检测方法 .

中空纤维超滤膜浓缩胞外多糖PS-9415发酵液的研究

采用了截留分子量为50,000的内压式中空纤维超滤器对微生物胞外多糖PS-9415发酵液进行浓缩分离的研究。研究表明,膜的透过通量受温度、料液浓度、操作压力等操作参数的影响,其中高温、低浓度的料液在较高的操作压力下有较高的透过通量。经过稀释、离心除菌的发酵液比不经过处理的发酵液透过通量高,衰减慢。0.05MPa下对3%的料液3L超滤浓缩,可得到5.8%的浓缩液,多糖回收率为82.7%;0.1MPa下0.5%的料液可浓缩至2.95%,浓度提高了4.9倍。

新型聚芳醚腈酮中空纤维超滤膜的研究

以含二氮杂萘酮结构聚芳醚腈酮(PPENK)为膜材料,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用干-湿相转化法制备了中空纤维超滤膜。考察了聚合物浓度、添加剂含量以及纺丝过程中空气间隙、凝胶浴温度和纤维壁厚对膜结构及性能的影响。结果表明,当聚合物浓度为13%,添加剂EgOH含量α=0.9时,膜通量可达770L·m-2·h-1,对BSA的截留率在90%以上;增大空气间隙可使膜的截留性能提高,但膜通量有所下降,最佳空气间隙为5～8cm;凝胶浴温度的升高增大了膜的通量,截留率下降幅度不大,凝胶浴温度宜控制在21～25℃范围内;纤维壁厚在0.15～0.18mm时膜性能最佳。

凝胶成份对PVDF/PVP中空纤维超滤膜结构与性能的影响

采用干-湿相转化法制备PVDF/PVP共混中空纤维超滤膜,通过改变内外凝胶浴组成控制膜的结构和性能,使用扫描电镜对不同凝胶条件下膜的微观形貌和结构进行了表征,以纯水通量和BSA截留率评价膜性能。结果表明,芯液中溶剂质量分数由10%升高至50%会使膜孔收缩,膜通量下降;芯液中甘油质量分数由10%升至30%后能使膜形成大孔结构,使通量增大。凝胶浴中溶剂质量分数高于40%,会使聚合物溶解,但加入质量分数1%的醋酸能降低高浓度溶剂的溶解作用,使通量升高。

聚砜中空纤维超滤膜的微孔结构对初始通量衰减的影响

以纯水和聚乙二醇-20000水溶液为原液,考察了指状孔和海绵状孔两种不同微孔结构的聚砜中空纤维超滤膜初始通量的衰减现象.结果表明:其衰减现象主要是在压力作用下膜微孔结构压缩致密化和膜孔堵塞造成的;在相同压力下,具有较薄致密层和指状孔结构的聚砜中空纤维膜比基本上为海绵孔结构的聚砜中空纤维膜的微孔更加稳定,表现为前者的膜通量衰减小于后者.

用中空纤维超滤膜从猪血中纯化超氧化物歧化酶

研究了不同膜（ＰＳ，ＰＡＮ）的截流特性及ｐＨ、压强差、浓缩倍数对超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）分离纯化的影响．当采用ＰＡＮ膜，浓缩４倍时，ＳＯＤ收率为８５％，比活提高到１３５０Ｕ／ｍｇ。本文还研究了热变性和超滤先后次序对ＳＯＤ纯化的影响。结果表明先超滤、后热变性工艺，ＳＯＤ纯化后总收率６８％，比活达６０７５Ｕ／ｍｇ。

中空纤维超滤技术在提纯人参多糖中的应用

本文采用中空纤维超滤器从已提取皂甙的人参残渣中分离和浓缩人参多糖.实验结果表明该超滤器具有载留率高,总通量大.浓缩效果好等优点,并可用于规模生产.

中空纤维超滤膜在炼化废水回用工程中的优化设计

选择中空纤维超滤膜作为炼化废水回用工程中反渗透系统的预处理工艺,给出了中空纤维超滤系统预处理工艺和膜组件的选择、运行方式和运行参数、反洗和化学清洗周期的优化设计数据,并得到多个实际工程的验证。

共混制备抗菌聚醚砜中空纤维超滤膜及其表征

辣素衍生物N-（4-羟基-3-甲氧基-苄基）丙烯酰胺HMBA和乙烯基单体（丙烯酸乙酯和丙烯酰胺）通过溶液聚合方法合成的共聚物HAE，将这种共聚物做为抗菌材料与聚醚砜共混均匀形成铸膜液，通过干-湿相转化法制备改性中空纤维超滤膜。铸膜液中共聚物的质量分数为0～3％，通过傅里叶红外全反射FTIR-AIR、水静态接触角（CA）、扫描电子显微镜（SEM）、错流过滤评价仪、抗菌实验、长期抗耐污染性实验对纤维膜进行表征及分析。结果表明，共混改性之后中空纤维超滤膜表面含有亲水基团，膜表面的接触角显著降低；当HAE在铸膜液中的质量分数为1％时，膜的纯水通量能达到193．7L／（m^2·h），膜对牛血清蛋白的截留率为95％，相对基膜分别提高90．5％和5．5％，通过去离子水清洗之后膜的通量恢复率能达到90．82％；抗菌性随着共聚物含量的增加而增强，当HAE的质量分数为3％时，超滤膜的抗菌率达到90％。由长期的耐污染测试发现改性膜对微生物具有很好的抵抗能力。

高强度、亲水性聚醚砜中空纤维超滤膜的制备技术

膜生物反应器(MBR)是目前水处理领域中的热点之一,但是中空纤维膜的强度低、亲水性差的缺点限制了它的广泛应用。首先设计并制造了集束型喷丝头,然后以聚醚砜为膜材料,利用干/湿法纺制了截留分子量分别为10KD和20KD,水通量为15～100 L/(m2.h.0.1MPa),爆破压力为0.5～1.0MPa,拉伸强度可达10MPa以上的高强度聚醚砜中空纤维膜;再利用有机/无机共混改性,通过引入金属离子和可溶性聚合物的络合反应形成的络合物,制得了截留分子量分别为6KD、10KD、20KD、50KD、100KD、水通量达到25～400 L/(m2.h.0.1MPa)的一系列强度高、亲水性好的聚醚砜中空纤维超滤膜。

聚乙二醇600和草酸对中空纤维超滤膜结构和性能的影响

通过考察添加剂PEG600和草酸对杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)中空纤维超滤膜结构和分离性能的影响,发现:PEG600的加入不会改变膜的内部结构,均为指状结构,随着PEG600浓度的增加,膜致密层厚度逐渐增加。膜的水通量和截留率随有机添加剂PEG600的浓度变化规律性不强。随小分子添加剂草酸浓度的提高,膜结构逐渐由指状结构转变成海绵状结构,PPESK中空纤维超滤膜的纯水通量逐渐上升,截留率呈波浪形变化。比较不同凝胶浴温度下的膜分离性能可以看到,凝胶浴温度提高可以显著提升膜的纯水通量。

凝胶排阻色谱法测定中空纤维超滤膜组件对聚乙二醇的截留率

采用凝胶排阻色谱法测定中空纤维超滤膜组件对聚乙二醇20000（PEG20000） 溶液的截留率,选择AgilentPL aquagel-OH MIEXD–H8 μm 色谱柱,流动相为0.1 mol/L NaNO3 溶液 （ 含0.02%NaN3）,流量为1 mL/min,RID 检测器,柱温箱和检测器温度均为30℃.当进样体积为50 μL 时,方法的检出限为18.8 mg/L,定量限为49.0 mg/L.PEG20000 溶液的质量浓度在60～1 000 mg/L 范围内与色谱峰高呈良好的线性,相关系数r^2=1.000.该方法对实际样品测定结果的相对标准差为1.31% （n=6）.将该方法的测定结果与紫外– 可见分光光度计法的测量结果进行F 检验和t 检验,结果表明两种方法测量结果无显著性差异.采用该方法可以同时对PEG20000 样品的相对分子质量及其分布进行测定,从而对选用的截留标准物质进行质量控制.

PEG和PEO混标法测定中空纤维超滤膜切割分子量方法的研究

采用聚乙二醇（PEG）和聚环氧乙烷（PEO）制成相对分子质量范围为2 000~230 000的混合截留物质溶液（混标）,在参考截留操作条件下,使用高效凝胶排阻色谱对中空纤维超滤膜切割分子量（MWCO）的检测方法进行了研究.该方法对同一样品测量结果的相对误差为5.1%~5.6%.参考截留操作条件为：温度（25±1）℃;跨膜压差（100±5）kPa;测试系统的雷诺数控制为1 600~1 800,膜面错流速度为1.4~2.3m/s;回收率不大于5%;模型组件中膜丝根数为20~30根、长度为170~180 mm;截留实验操作后要采用150kPa跨膜压差进行15min以上的反冲洗,使之纯水透过率恢复到初始纯水透过率的70%以上.

《高效能中空纤维超滤膜评价技术要求》国家标准研制

膜分离技术被称为是"21世纪的水处理技术"。本文论述了国内外膜行业发展概况,编制高效能中空纤维超滤膜评价技术要求国标的意义,阐述了高效能中空纤维超滤膜评价技术要求国标编制的总体思路和原则,高效能中空纤维超滤膜评价技术要求,以及测试、计算和评价方法。通过国家标准的研制与实施,将有效指导高效能中空纤维超滤膜产品和材料的评价工作,鼓励高效能中空纤维超滤膜产品和材料的生产与使用,支撑我国污水处理与资源化工作的有效开展。