交联聚乙烯醇膜渗透蒸发分离乙二醇－水混合物的溶解选择性与渗透选择性的关系

交联聚乙烯醇膜渗透蒸发分离乙二醇－水混合物的溶解选择性与渗透选择性的关系陈俸荣，陈洪钫（天津大学化工系，天津３０００７２）关键词渗透蒸发，溶解选择性，渗透选择性，交联聚乙烯醇，乙二醇－水溶液１引言在渗透蒸发膜分离机理的研究中，存在着不同的观点［１－５...

Ru/Al_2O_3改性膜高温气体渗透选择性研究

利用自制Ａｌ２Ｏ３微孔膜及Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３改性膜，在常温及５２３～８２３Ｋ范围内对Ｈ２、Ｎ２、ＣＯ２和ＣＨ４的透过膜渗透选择性进行了考察，实验发现，微孔Ａｌ２Ｏ３中Ｈ２、Ｎ２、ＣＯ２和ＣＨ４４种气体及Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３改性膜中的Ｎ２和ＣＨ４两种气体，均主要表现为努森扩散；Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３改性膜对Ｈ２、ＣＯ２有促表面流作用，且随着温度的升高表面流份额增大，在７２３Ｋ时达到最大值，使Ｈ２／Ｎ２分离因子突破努森扩散理想分离因子限制。实验测定Ｈ２和ＣＯ２在Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３改性膜上的平均吸附热分别为３１和３６ｋＪ／ｍｏｌ，属于弱化学吸附，具有产生表面流的能力。

高渗透选择性纳滤膜的制备及其分盐性能

以鞣酸(TA)作为第二水相反应材料,通过TA分子与初生态聚酰胺(PA)复合膜表面残余酰氯的酯化反应,调节分离层的物理化学性质和微观结构,研究二次界面反应对复合纳滤膜性能的影响,制备高渗透选择性纳滤膜.结果表明:TA分子通过酯化反应实现在初生态聚酰胺分离层表面的致密沉积;与PA分离层相比,PA-TA分离层具有更小的孔径、更窄的孔径分布和更强的表面电负性;在最优制备条件下,含PA-TA分离层的复合膜的切割分子量为210 g/mol、纯水渗透率为120 L/(m^(2)·h·MPa);在0.5 MPa下,对0.5 g/L单一溶质水溶液硫酸钠截留率高达99.3%、氯化钠截留率为60.2%;在3.0 MPa、40℃下,PA-TA复合膜过滤含200 g/L NaCl和10.0 g/L Na_(2)SO_(4)的水溶液,在浓缩倍率5倍下,对硫酸钠平均截留率大于98.5%,平均水通量达120 L/(m^(2)·h);而对氯化钠几乎无截留;对氯化钠和硫酸钠混合盐溶液的分盐性能优于NF270.

以聚偏氟乙烯为基底的高渗透选择性聚酰胺/酯纳滤膜的制备与表征

以亲水性聚(N-羟乙基丙烯酰胺)(PHEAA)、疏水性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为链段的两亲性三嵌段共聚物PHEAA-b-PMMA-b-PHEAA(PHMH)为改性剂,以聚偏氟乙烯(PVDF)为基底膜材料,利用非溶剂诱导相分离法制备了PVDF/PHMH基底.与未改性PVDF基底相比,PVDF/PHMH基底表面孔径变小,孔隙率和亲水性增加;与PVDF基底纳滤膜N0相比,通过界面聚合制备的PVDF/PHMH基底纳滤膜N1表面粗糙度大、亲水性强、截留分子量小,N1纳滤膜对Na_(2)SO_(4)的截留率为96.0%,水渗透通量高达304 L·m^(-2)·h^(-1)·MPa^(-1),优于商业化纳滤膜的渗透选择性.

界面聚合聚酰胺纳滤膜渗透选择性能优化的研究进展

纳滤因其分离效率高、操作压力低、环境友好等优点,在废水处理、海水淡化和工业分离纯化等众多领域有着重要的应用。界面聚合法制备的聚酰胺(PA)纳滤膜是最为常用的纳滤膜种类之一。然而界面聚合反应速度快,如何通过调控界面聚合过程,优化纳滤膜选择分离层的结构从而提高渗透选择性,以满足不同领域对纳滤膜需求仍是亟需解决的问题。本文从影响界面聚合单体扩散因素的角度出发,综述了近年来PA纳滤膜渗透选择性能优化的研究进展,包括新型PA纳滤膜、纳米材料/PA混合基质膜及超薄PA纳滤膜3个方面,探讨了选择分离层结构调控与纳滤膜渗透选择性能优化的关系,最后指出目前界面聚合制备高渗透选择性PA纳滤膜在规模化、稳定性及可控性存在的问题,并对未来界面聚合纳滤膜在微观结构和聚合过程调控方面的研究进行了展望。

选择性渗透水泥石

分析了欠平衡钻进井眼的固井、产层堵漏和油层防砂开采作业中存在的问题,提出了解决这些问题的思路和选择性渗透水泥石的概念。选择性渗透水泥石不仅具有选择渗透性,而且具有选择相渗透性,它主要由水、水泥颗粒、增孔剂颗粒、连通剂和相渗剂等添加剂组成,增孔剂主要作用是增加水泥石的空隙度,连通剂主要作用是连通增孔剂、水泥颗粒之间的空隙,相渗剂主要作用是增加体系的相渗能力。选择性渗透水泥浆具有强的触交性,使水泥浆进入地层裂缝和孔隙中后,由于形成较大胶凝强度,阻止水泥浆的流动,减小漏失深度;该体系固相含量高,固相颗粒粒径分布范围宽,使其在较大裂缝和孔隙中多颗粒架桥的概率增大,封堵性增强;水泥石抗压强度较高,能满足某些特殊井固井、油井堵水、产层堵漏、油层防砂工艺的要求;水泥石具有很好的堵水输油性能,无论是单相渗流,还是两相同时渗流,油相的渗透性均好于水相的渗透性。

气体分子在二维石墨烯纳米孔中的选择性渗透特性（英文）

二维石墨烯纳米孔中气体分子的选择性渗透对多孔石墨烯分离膜非常重要。本文采用分子动力学方法研究了气体分子在氮氢修饰石墨烯纳米孔中的渗透特性,从分子的大小和结构、纳米孔的构型以及分子与石墨烯之间的作用强度等角度阐明了分子出现选择性渗透的原因。结果表明,不同分子的渗透率不同,即H_2O> H_2S> CO_2> N_2> CH_4。渗透率跟分子的质量和直径以及分子在石墨烯表面上的吸附密度有关;根据气体分子动理学理论,渗透率跟分子质量成反比关系;而分子在石墨烯表面上的高吸附密度对渗透起促进作用。对于H_2O和CH4分子,分子直径起主导作用;H_2O分子直径最小,其渗透率最大;同理,CH_4分子的渗透率最小。对于H_2S和CO_2分子,H_2S分子的直径较大,但其与石墨烯之间的作用强度较大(吸附密度较高),导致渗透率较高;对于CO_2和N_2分子,CO_2分子的直径较小,并且与石墨烯之间的作用强度较大,渗透率较高。同时发现,分子在纳米孔中的渗透使得其在石墨烯表面的密度分布极不均匀。纳米孔左右两侧的功能化氮原子使CH_4分子容易从孔两侧区域穿过,而其它分子由于直径较小在纳米孔中心区域穿过的概率最大。分子与石墨烯之间的作用越强,导致分子在石墨烯表面区域内停留的时间越长,最终使其在渗透纳米孔的过程中所经历的时间越长。本文所采用的氮氢修饰石墨烯纳米孔中,分子渗透速率达到~10^(-3)mol·s^(-1)·m^(-2)·Pa^(-1),并且其它分子相对于CH_4分子的选择性也很高,说明基于该类型纳米孔的多孔石墨烯分离膜在天然气处理等工业气体分离领域具有很好的应用前景。

基于静电效应的石墨烯纳米孔选择性渗透特性

二维石墨烯纳米孔已被证明可作为一种可靠的分子筛,但仅仅依靠分子大小筛选效应很难实现混合气体分子的高选择性分离。本文采用分子动力学模拟方法研究表面电荷对石墨烯纳米孔分离CO2/N2混合分子选择性的影响规律,进而实现基于静电效应的石墨烯纳米孔分子选择性渗透,为提高石墨烯纳米孔的气体分离选择性提供一种可行的方法。模拟结果表明,表面施加负电荷后,随着负电荷密度的增加CO2分子的渗透率增加而N2分子的渗透率降低,石墨烯纳米孔展示出了CO2/N2的分离选择性;但是施加正电荷后,纳米孔的选择性几乎没有发生变化。静电效应引起的纳米孔选择性跟气体分子在带电石墨烯表面的不同吸附能力有关。当施加负电荷后,CO2分子的吸附能力增强,通过表面机制的渗透分子数增加,分子的平均渗透时间增加,总体渗透率提高;N2分子的渗透率由于CO2分子的抑制效应相应地随着负电荷的施加而降低。当施加正电荷后,CO2和N2分子的吸附能力都未发生明显的改变,CO2和N2分子的渗透率也未增加或减小,因此纳米孔没有展示出静电效应选择性。

CO2选择性透过膜材料的制备

作为一种主要温室气体和一种重要的'潜在碳资源',CO2的分离和回收备受关注.与传统的CO2分离方法相比,膜分离技术具有不可比拟的优势.本文对近年来CO2选择透过无机膜、聚合物膜和促进传递膜等膜材料的制备方法及改性研究进行了综述,并对CO2选择性透过膜材料未来的发展进行了展望.

胺基载体选择性渗透膜对西兰花品质的影响

目的研究自制胺基载体选择性渗透膜对西兰花品质的影响。方法以自制选择性渗透膜为包装材料,纯LDPE薄膜处理、硅藻土改性基膜处理、自然放置为对照,于室温密封储存,定期测定各种包装材料内西兰花的品质变化。根据贮存期间各包装材料内西兰花的质量损失率、色差、可溶性固形物含量、硬度、褐变度、维生素C含量等各项指标的变化来评价所制备选择性渗透膜的保鲜性能。结果贮存9 d后,自制选择性渗透膜包装内西兰花的质量损失率、色差、可溶性固形物含量、硬度、褐变度、维生素C含量等指标均高于纯LDPE薄膜、基膜和自然放置对照组,但褐变度低于对照组。结论自制选择性渗透膜能够通过调节包装中CO_2和O_2的选择性渗透,有效控制果蔬呼吸速率,以达到延长储存期的目的。

CHEMPAK 选择性渗透织物通过3R级认证

5月29日，美国戈尔公司宣布其CHEMPAK 选择性渗透织物通过3R级认证。目前已进行的认证有：加固3级NFPA1994认证、加固3级1992r和NFPA标准（2018年版）。该渗透织物可应用于宇航服中坚固耐用的结构，还可用作战术进入、搜索和救援任务的防护服的材料。

离子分离用电荷Janus结构单价选择性阳离子交换膜

单价选择性阳离子交换膜(M-CEMs)已被广泛应用于环境修复和能量收集等领域,例如,从卤水和海水中提取Na^(+)或Li^(+)。然而,由于膜结构和材料的限制,M-CEMs存在渗透选择性低的问题。在此,我们提出了一种简单的方法以构建具有电荷Janus结构的新型M-CEMs,该结构由荷正电的均苯三甲酸/聚乙烯亚胺选择层和荷负电的商业阳离子交换膜(CEM)组成。选择性电渗析(SED)分析结果表明,具有电荷Janus结构的M-CEMs可以有效抑制多孔阳离子交换膜中存在的阴离子迁移问题,因而使这种具有电荷Janus结构的M-CEMs具有较高的渗透选择性和总阳离子通量。与最先进的单价选择性阳离子交换膜的分离性能相比,具有电荷Janus结构的M-CEMs对于Na^(+)/Mg^(2+)的最高渗透选择性可以达到145.77,这超过了目前单价选择性阳离子交换膜性能的“上限”,且对于Li^(+)/Mg^(2+)也具有优异的渗透选择性(14.11),在离子分离领域具有巨大的应用潜力。这项研究可以为具有电荷Janus结构的M-CEMs的设计提供新的见解,并应用于不同的环境和能源领域。

磺化石墨烯基分子印迹膜的制备及其选择性分离环丙沙星性能研究

以喹诺酮类抗生素环丙沙星为目标分子,通过磺化石墨烯共混的方法制备亲水性较好的分子印迹膜,实现对环丙沙星的选择性分离。分析其表面形貌、水接触角以及一系列性能,证明制得的膜具有较好的亲水性、选择性及稳定性。该材料制备过程简单、实用性强,可为复杂组分中单一物质的分离提供借鉴。

氢在Pd／Ag合金膜中渗透性能的研究

研究了氢在Ｐｄ／Ａｇ合金膜中渗透性能，较系统地讨论了压力、温度、膜厚、吹扫气、进料气流量、膜污染、膜的再活化及混合气对氢渗透的影响；合金膜用于分离含氢混合气可获得超高纯氢气。

南卡罗来纳大学研发出世界最薄高渗透性氧化石墨烯过滤膜

近日，美国南卡罗来纳大学的工程师研制出世界上最薄的氧化石墨烯过滤膜。这种薄膜拥有较高的渗透选择性-氢气和氦气能够轻易通过这种薄膜，而其他气体，例如二氧化碳、氧气、氮气、一氧化碳以及甲烷等通过的速度则要慢得多。并且，它最大的特点在于其厚度不到2nm。相关研究成果日前发表于《科学》。

铅(Ⅱ)离子印迹复合膜对重金属离子的吸附热力学与吸附动力学

以聚丙烯微孔膜(MPPM)为支撑,通过物理包埋和紫外线诱导共价键合组合法固定二苯甲酮,再通过紫外线引发丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯接枝共聚制备了Pb(Ⅱ)离子印迹复合膜。采用平衡吸附和竞争渗透实验考察了印迹复合膜对Pb(Ⅱ)离子的吸附与选择能力。结果发现,印迹复合膜对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附及渗透选择性,其对Pb(Ⅱ)的饱和吸附量分别为Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的2.86倍和2.75倍,48h的渗透量分别为Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的3.8倍和3.1倍;Langmuir等温吸附模型与平衡吸附数据相当吻合(R2≥0.991),吸附属于单分子层吸附;动力学研究结果表明,印迹复合膜对重金属离子的吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型(R2≥0.998,ΔQ<10%),吸附过程主要受化学作用控制;印迹复合膜对重金属离子的吸附自由能变(ΔG)、吸附焓变(ΔH)及吸附熵变(ΔS)均为负值,说明吸附是一个自发、放热的过程;|ΔH|>|TΔS|,表明吸附过程是一个焓驱动过程。

小分子添加剂在气体分离膜中的应用进展

综述了小分子添加剂在气体分离膜研究中的应用进展 ,重点介绍了钴金属络合物和小分子液晶对提高膜渗透选择性能的特殊作用。

聚醚嵌段酰胺膜在有机蒸气回收中的应用

介绍了以聚醚嵌段酰胺(PEBA)膜材料制备出的分离膜在有机蒸气回收方面的应用。分别从材料的特点、分离膜的制备方法以及膜的分离性能等方面进行分析,表明PEBA这种新型膜材料在有机蒸气回收方面的优良性能。并对复合分离膜的底衬阻力对复合膜分离性能的影响进行了分析,最后对气体膜分离在有机蒸气回收中的应用进行展望。

PEGDME强化PVDF/PP复合膜的CO_2分离性能

膜分离技术具有投资小、设备简单等优点,目前广泛应用于CO2分离等方面,膜材料是膜分离技术的核心。研究表明,聚合物中醚氧基团的存在可有效提高膜对CO2的渗透速率和选择系数。聚乙二醇二甲醚(PEGDME)结构中含有丰富的醚氧基团,同时端基空间位阻提供了较高的CO2扩散系数。本文以液态PEGDME为添加剂,聚偏氟乙烯(PVDF)为共混膜材料,利用聚丙烯(PP)多孔膜为支撑,通过溶剂蒸发法制备出具有良好分离性能的PEGDME-PVDF/PP共混复合膜。结果显示,随着PEGDME含量的升高,复合膜对CO2的渗透速率和CO2/N2选择系数均呈上升趋势,当PEGDME共混含量达到50%时,CO2的渗透速率为42.9GPU,CO2/N2选择性为47.5;随着PVDF浓度的增加,CO2的渗透速率呈下降趋势,CO2/N2的选择系数则缓慢上升;适当降低溶剂蒸发温度,PVDF结晶度降低,有助于提高膜性能;当溶剂蒸发温度为30℃时,PEGDME-PVDF膜对CO2的渗透速率达到84.7GPU,CO2/N2的选择系数达到47.2。

分离CO2固定载体膜工业化制备技术

为实现CO_2分离膜的大规模工业应用,开发了分离CO_2固定载体膜的工业化制备技术.研制了工业规模连续化制膜装置,利用该装置规模化制备了幅宽1 000mm的分离CO_2固定载体膜[聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯基胺(PVAm)-哌嗪(PIP)/聚砜(PSf)膜],对于水蒸气饱和的CO_2/N_2混合气,所制膜的CO_2渗透速率可达500GPU,CO_2/N_2分离因子可达87,对于水蒸气饱和的CO_2/CH_4混合气,所制膜的CO_2渗透速率可达300GPU,CO_2/CH_4分离因子可达55,所制膜的CO_2/N_2和CO_2/CH_4渗透选择性能远高于商品膜.研制了卷式膜元件制备装置,利用该装置制备了长度为300mm、膜面积为0.4m^2的1812膜组件,所制膜和膜组件对CO_2/N_2和CO_2/CH_4的渗透选择性能高于商品膜.