响应面优化温敏水凝胶汲取剂的制备及性能

随温度变化可逆吸水脱水的热响应水凝胶作为正渗透(FO)汲取剂,在降低回收能耗、减少泄漏方面有巨大的潜力,然而较低的溶胀速率限制了其在FO工艺中的发展,而加入亲水性离子基团可提高水凝胶的吸水膨胀压力,从而产生更高的水通量。通过自由基聚合法制备了简易回收且无反向溶质扩散的聚(N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸钠-蒙脱土)[P(NIPAM/SA-MMT)]水凝胶,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征水凝胶的化学结构和内部形貌,使用响应面法优化3个因素(交联剂、丙烯酸钠、蒙脱土)的添加量。由于亲水性羧酸根和羟基含量的增加,P(NIPAM/SA-MMT)水凝胶的平衡溶胀率及热刺激下的脱水量相较于聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶大幅提高;以去离子水为原料液,0.5h内的初始水通量达0.87L/(m^(2)·h),且随着原料液浓度的升高,水通量逐渐降低;过水12h后,将其置于60℃温度刺激下脱水60min,水回收率达98.1%。结果表明,制备的水凝胶表现出良好的水通量及水回收性能。

正渗透汲取剂及其分离回收工艺研究进展

叙述了正渗透工艺研究中汲取剂的种类、特性及其分离回收工艺,并总结了高效汲取剂的选择标准,旨在为正渗透技术的深入研究和应用领域开拓提供参考。具有高渗透压汲取剂的选择及回收方法是正渗透技术研究与应用的关键核心问题之一。认为目前国内正渗透技术的研究仍处于探索性的消化吸收阶段,在汲取剂选择及分离回收工艺优化等方面需要深入研究。

温度响应型PNIPAM/γ-PGA水凝胶正渗透汲取剂的制备及其性能评价

采用N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和γ-聚谷氨酸(γ-PGA)为合成单体,制备温度响应型半互穿网络聚合二元水凝胶,利用红外光谱和扫描电镜对其结构和形态进行表征,研究不同单体配比条件下水凝胶的溶胀和退溶胀性能,并考察二元水凝胶作为正渗透汲取剂的应用效能.结果表明,二元水凝胶具有明显的孔状结构,其平衡溶胀率随γ-PGA单体比例的增加而升高,在NIPAM∶γ-PGA(质量比)=5∶1时,平衡溶胀率为40.3g/g;在40℃下持续脱水6h,脱水率可达80%以上.将所制备的二元水凝胶作为正渗透汲取剂时,0.5h内的水通量为1.1~1.4L/(m^2·h),且重复利用效果较好.随着原料液NaCl浓度不断升高,水通量逐渐降低,当原料液NaCl浓度为2g/L时,0.5h内水通量约为1.0L/(m^2·h).

正向渗透汲取剂研究进展

正向渗透(FO)是一种新兴的水处理技术,以选择性半透膜两侧的渗透压差为驱动力,使水穿过半透膜由低浓度侧到达高浓度侧。整个过程可自发进行,无需外加压力,具有低能耗、高能效、绿色环保等优点。汲取剂作为FO工艺的关键环节之一,其渗透压、分子量、溶解度等自身特性和回收途径的难易程度直接影响正渗透工艺过程的效率。该文从正向渗透的基本原理出发,总结近10 a来汲取剂的研究进展,比较多种汲取剂的优缺点,为实际应用中汲取剂的选择提供参考。

温敏磁性纳米颗粒正渗透汲取剂的制备及性能研究

开发了3种不同表面负电荷量的温敏磁性纳米颗粒NP1、NP2、NP3,并用作正渗透汲取剂。正渗透实验中三者均表现出良好的汲取性能,特别是NP3,平均产生8.77 L/(m^2·h)的水通量。通过高温条件下的磁回收,三者回收率均达到90%以上。此外,重复使用10次后,3种汲取剂性能未出现明显衰减。细胞毒性实验表明3种汲取剂均无细胞毒性,具有良好的生物相容性。

智能正渗透汲取剂研究进展

正渗透是一种能耗低、膜污染小的膜分离技术,可用于海水淡化、污水处理、蛋白质浓缩等领域,应用前景广阔。其驱动力来源于半透膜两侧汲取液与原料液间的渗透压差。因此,汲取剂的性能及其再生成本是影响正渗透技术发展的关键。智能汲取剂可借助磁场、温度、电、光等因素的变化,实现高效的再生过程,是目前汲取剂研究的热点。文章重点归纳总结了近年来智能正渗透汲取剂的研究进展,对其作用机制进行了深入分析,并对智能汲取剂的发展前景进行了展望。

负电荷功能化二氧化硅纳米颗粒的制备及其作为正渗透汲取剂的应用

研究通过自由基聚合机理制备了负电荷功能化二氧化硅纳米颗粒(NSNPs),其粒径为118.7 nm,zeta电势为-62.7 mV,具有良好的分散性。作为汲取剂,NSNPs在正渗透应用过程中表现出良好的汲取性,20 g/L时可产生10.59 L/m^2·h的水通量,显著优于同类型汲取剂。同时,NSNPs表面负电荷有助于减弱稀释的内部浓差极化现象,不同膜朝向条件下均可产生较高水通量。因此,NSNPs是一种理想的正渗透汲取剂。

高密度负电荷型温敏磁性纳米颗粒的制备及其作为正渗透汲取剂的研究

研究利用自由基聚合原理,开发了一种表面具有高密度负电荷的温敏磁性纳米颗粒(NMNPs)。通过多种表征手段,表明NMNPs具有良好的分散性、超顺磁性和温敏性。同时,在正渗透实验中,NMNPs表现出良好的汲取性能,20 g/L的NMNPs水溶液可产生13.65 L/m^2·h的水通量。此外,在250 mT磁场强度和65℃条件下,NMNPs的回收率可达95.96%。综上所述,该研究开发的这种高密度负电荷型温敏磁性纳米颗粒具有良好的正渗透汲取性能。

电场敏感水凝胶的制备及其正渗透脱盐性能研究

为降低正渗透(FO)汲取剂的再生能耗,制备了具有电场敏感性的聚(N,N-二甲基丙烯酰胺-co-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)[P(DMAM-co-AMPS)]水凝胶汲取剂.对该水凝胶的化学结构、形貌、溶胀性、机械性能、含水状态以及电场敏感性进行了表征,并考察了其应用在FO过程中的水通量和再生性能.结果表明,所制备的水凝胶平衡溶胀度为532 g/g,且溶胀过程符合Fickian型扩散规律.在外加接触电场刺激下,凝胶表现出明显、可逆的消溶胀性.以2 g/L NaCl为原料液,该凝胶在初始1 h FO脱盐过程中的平均水通量为1.81 L/(m^2·h),24 h后将其置于15 V电压下脱水40 min,可获得67.7%的水回收率,具有一定的应用潜力.

β-环糊精硫酸钠盐在正渗透水处理中的应用

正渗透(FO)作为新型的绿色膜分离技术在水处理应用中引起了极大的关注,然而影响FO实际应用的一个关键因素是开发合适的汲取剂。提出将β-环糊精硫酸钠盐(NaCDS)用作新型FO汲取剂,采用冰点渗透压法测定了NaCDS在不同浓度下的渗透压,并考察了汲取液浓度、膜方向、原料液盐浓度、流速以及汲取液和原料液之间温差等因素对FO性能的影响。结果表明:NaCDS可以产生较高的水通量并有效地减少反向溶质扩散通量;在膜的活性层朝向汲取液模式下,NaCDS可获得略高的水通量;当流速从0.184m/s上升至0.552m/s时,NaCDS水通量增加23%;另外,仅提高汲取液的温度而保持原料液温度不变同样可以有效地提高水通量,当原料液和汲取液之间温差达到20℃时,NaCDS水通量提高了25%。

磁性水凝胶的制备及其在正渗透中的应用

在Fe3O4纳米磁流体存在的情况下,将强离子型单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠（AMPS）与温敏单体N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）共聚,制备了磁性水凝胶[P（NIPAM-co-AMPS）/MNPs],并将其用作正渗透汲取剂.表征结果证实：磁性水凝胶显示超顺磁性,其饱和磁化强度与Fe3O4磁性纳米粒子（MNPs）含量呈线性关系.正渗透实验结果表明：引入MNPs对磁性水凝胶水通量影响很小,不同MNPs含量的磁性水凝胶在0.5h内平均水通量范围为2.22~2.52L·m-2·h-1;在不同膜方向模式下,磁性水凝胶表现出可忽略的水通量差异,可避免稀释内部浓差极化问题,同时具有重复使用的优点;在温度刺激下（65℃）,引入MNPs可提高磁性水凝胶的脱水效率,质量分数为9.0%的MNPs的磁性水凝胶在最初20min内的脱水率是不含MNPs水凝胶的3.2倍.