DCMC/PEI涂层改性PVDF超滤膜的分离和抗污染性能研究

为了减轻膜污染和提高膜的分离性能,采用一步沉积法将双醛羧甲基纤维素(DCMC)和聚乙烯亚胺(PEI)涂覆在聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的表面.DCMC上的醛基可以和PEI上的氨基在膜表面发生席夫碱反应,形成化学交联.与纯PVDF膜相比,DCMC/PEI涂层改性膜具有更高的亲水性(水接触角<40°)和收缩的孔径(平均孔径≈20.32 nm).以腐殖酸(HA)、牛血清白蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)为代表,研究DCMC/PEI涂层改性膜的分离和抗污染性能.涂层膜对HA、BSA和SA具有超过93%的截留率和通量恢复率(FRR),相比原PVDF膜提升了38%.这种兼具高分离和抗污染性能的纤维素涂层膜,为废水净化提供了新的思路.

严重污堵的PVDF超滤膜的清洗

运河边上的工业区热电厂,化学水处理的PVDF(聚偏氟乙烯)超滤膜设备受到严重的污堵。采用原设计清洗方式膜通量恢复率只能达到31%,而且运行两天后,跨膜压差又快速上升。通过对膜拆解后,做小型试验,经过杀菌浸泡,柠檬酸浸泡,气力反洗,水冲洗,通过显微镜观察膜丝表面和内部污染残留量。再经过反复的工序清洗,使膜的污染物全部除去,此种方法是可行的。再运用到设备,经过反复的浸泡清洗,使设备膜通量恢复到98%,跨膜压差也基本到达初始跨膜压差。

海藻酸及腐殖酸共存对PVDF超滤膜的污染行为

为了揭示有机物对PVDF超滤膜的污染行为,选用典型亲/疏水性有机污染物海藻酸(SA)及腐殖酸(HA),采用原子力显微镜结合自制的PVDF膜材料探针和污染物探针定量测定了PVDF-污染物及污染物-污染物间的作用力,并进行PVDF膜污染试验和污染物去除效果分析.结果表明:亲水性SA-PVDF及SA-SA之间的作用力皆大于疏水性HA-PVDF及HA-HA间的作用力,且SA污染膜的通量衰减速率与衰减幅度明显大于HA污染膜,说明了亲水性有机物是引起PVDF超滤膜污染的优势污染物.HA/SA混合污染物试验表明,膜污染行为与混合污染物中优势污染物的含量密切相关;与单种污染物的膜污染行为相比,混合污染物间不存在明显的协同作用促进膜污染.此外,污染物的去除率与相应微观作用力大小及膜污染速率成正相关关系.

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜制备及分离性能

用N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸钠(EDTS)对氧化石墨烯进行修饰,制备出亲水的EDTS-GO纳米复合物。然后通过共混的方式将EDTS-GO添加到PVDF中,制备出EDTS-GO改性PVDF超滤膜。接触角分析和红外光谱结果表明,在相转化过程中EDTS-GO转移至膜表面,PVDF膜表面的亲水性增强。系统考察了不同EDTS-GO添加量对膜性能的影响。膜性能测试表明,随着EDTS-GO添加量的增加,PVDF膜的纯水通量先增大然后降低,当添加量为0.5%时,纯水通量达到最大值,711.2 L·(m2·h)-1。此外,抗污染实验表明,EDTS-GO改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能。

多元共混PVDF超滤膜的结构和性能研究

根据铸膜液粘度、凝胶点温度及相转化动力学行为,结合SEM和AFM技术及泡点压力、亲水接触角等检测手段,考察了PVDF/DMAc体系中,共混添加PVA、PMMA、PVP及其组合对相转化进程及膜结构参数和性能等的影响。结果显示,PVA和PM-MA共混PVDF铸膜液的粘度和凝胶点升高,导致延迟分相并减缓了相分离及固化速度,膜内部大孔和海绵结构相互贯穿,膜亲水性较好。PVP和PMMA共混PVDF体系发生瞬时分相,液-液分相与液-固分相同时并存,膜内部大孔通透,支撑层致密,分离性能优良。PMMA能有效改善三元共混膜表面的粗糙行为。

ZrO_2/TiO_2/PVDF超滤膜的制备与性能研究

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜亲水性的不足,试验采用相转换法掺杂共混制备了含不同质量配比的纳米二氧化锆(ZrO2)粒子和纳米二氧化钛(TiO2)粒子的PVDF杂化膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和热重分析仪对PVDF纯膜和PVDF杂化膜的结构和性能进行了表征及测试,并考察了两种无机纳米粒子添加量及添加比例对PVDF杂化膜膜通量的影响。结果表明:当添加纳米粒子的总质量分数为1%、且ZrO2与TiO2两种纳米粒子的质量比为1∶1时,PVDF杂化膜的膜通量是PVDF纯膜的1.43倍;纳米粒子的加入改善了PVDF膜的亲水性,且在一定程度上提高了PVDF膜的热稳定性。

溶剂种类对PVDF超滤膜结构和性能的影响研究

选用不同种类的溶剂以L-S相转化法制备PVDF超滤膜,讨论了不同溶剂种类对膜结构和性能的影响.研究表明,仅仅考虑以热力学参数来预测或解释得到的最终膜结构和性能都是不充分的,必须考虑成膜的动力学过程.采用的4种溶剂所制备的PVDF超滤膜的纯水通量与相互扩散系数之间有很好的关联性,其通量顺序为DMSO>NMP>DMAC>DMF,即随着溶剂与水的相互扩散系数的增大,膜的纯水通量减小;膜的SEM照片显示,对PVDF膜而言,纯水通量不仅仅取决于皮层的孔隙率,也可被认为是亚层形态的显示.同时还采用了两种复合溶剂NMP/THF,NMP/AC制备PVDF超滤膜,考察了由于溶剂与水的亲合性变化而导致的膜性能和结构的变化,结果表明,随着溶剂中丙酮和四氢呋喃的浓度增加,复合溶剂与水的亲合性降低,膜的纯水通量下降,膜变得更加致密小孔,膜的SEM照片也证明了这点.

聚苯胺-蒙脱土复合物改性PVDF超滤膜的制备及性能

以过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用原位化学氧化法制备出亲水性的聚苯胺-蒙脱土(PANI-MMT)插层纳米复合物.通过共混的方式将PANI-MMT添加到PVDF/PVP K30/NMP铸膜体系中,利用浸没沉淀相转化法制备出PANI-MMT改性PVDF平板超滤膜,系统考察了PANI-MMT添加量对膜结构和性能的影响.红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)结果表明,聚苯胺(PANI)插层到蒙脱土(MMT)的层状间隙中;扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)结果显示,改性膜内部指状孔数量增加,膜表面粗糙度增大;孔隙率、接触角、水通量及牛血清蛋白(BSA)截留测试等表明,添加PANI-MMT后,PVDF膜的亲水性能显著提升,当添加量为0.5%时,纯水通量达到最大值445.86 L/(m^2·h).改性膜对BSA的截留率无明显变化,均可保持在90%以上;热重分析显示,改性膜具有增强的热稳定性,在600℃条件下不易分解;此外,经PANI-MMT改性的PVDF超滤膜的通量恢复率(FRR)显著提高,5个循环的抗污染性能测试后,M2膜(PANI-MMT添加量为0.5%)的FRR仍保持在85%以上,显示出良好的抗污染稳定性能.

V2O5纳米线改性PVDF超滤膜的制备及其分离性能

水热合成出超亲水的V2O5纳米线,然后将其与PVDF铸膜液直接共混,制备出不同V2O5纳米线添加量的PVDF改性杂化超滤膜,系统地研究了V2O5纳米线对超滤膜结构和分离性能的影响.结果表明,随着V2O5纳米线添加量的增加,改性膜的孔隙率和孔尺寸逐渐增大,膜的亲水性也逐渐增强.当V2O5纳米线添加量为2.0%时,V2O5纳米线修饰PVDF膜的纯水通量达到621.98L/(m^2·h),对BSA的截留率为92.5%.此外,抗污染实验表明,V2O5纳米线改性的PVDF超滤膜比未改性的PVDF超滤膜具有更强的抗污染性能.

氧化石墨烯改性PVDF超滤膜综合利用研究进展

介绍了氧化石墨烯改性PVDF超滤膜的物理和化学性质,综述了氧化石墨烯改性PVDF超滤膜综合应用现状,具体阐述对比了近年来氧化石墨烯改性PVDF超滤膜的制备方法,并且提出了改性超滤膜的高值利用的发展方向及展望。

PVDF超滤膜用于城市污水深度处理的试验研究

采用混凝沉淀-超滤组合工艺进行了城市二级出水深度处理的试验。结果表明,超滤膜对浊度、UV254、COD、PO43--P的平均去除率分别为100%、21.2%、28.36%、31.5%,超滤膜分离系统的产水率为84.6%。超滤前加混凝沉淀预处理,可以提高水中有机物的去除率,同时减轻了膜污染。

基于Passerini反应改性PVDF超滤膜及其抗蛋白质污染性能

以丙烯酸(AA)、乙醛(HA)和异腈基乙酸甲酯(MIA)为改性单体,基于Passerini反应对疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行表面接枝改性,以期提高膜的亲水性和抗污染性能;通过红外光谱、X射线光电子能谱、场发射电子显微镜和原子力显微镜观察膜表面化学组成和形貌;通过膜表面水接触角、Zeta电位测试表征其亲水性和表面电荷,并测试膜的纯水渗透性能和抗蛋白质污染性能.结果表明,与原膜(M0)相比,经过Passerini反应进行24 h后,改性膜(M24)的接触角由M0的100.4°降低至58.9°;M24显弱负电性;牛血清蛋白(BSA)溶液动态循环过滤实验表明改性膜的截留率从85.5%增加到95.5%,通量恢复率从原膜的62.0%增加到93.5%,不可逆污染指数从38.0%降低到6.5%.说明经过Passerini反应修饰后,膜的亲水性和抗污染性得到显著提升.

大通量PVDF超滤膜在饮用水净化中的应用研究

本文利用热致相分离法制备的新型大通量聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜在美国得克萨斯州圣帕特里西奥自来水厂进行了饮用水净化应用研究。研究结果表明,得益于新型TIPS法PVDF膜的高通透性与易清洗性,中试膜组件能够保持110 L/(m·h)的高通量下稳定运行,比该自来水厂原设计的运行通量高约20%。此外,新型TIPS法PVDF膜的产水水质稳定可靠,浊度始终小于0.05 NTU,且对与隐孢子虫大小类似的细菌有很好的去除效果,对数去除值大于4 log,产水水质完全满足美国当地的饮用水水质标准。

非溶剂水添加对PVDF超滤膜结构和性能的影响

以H2O/DMAc为共溶剂,相转化法制备了PVDF/PVP平板超滤膜,考察了非溶剂水添加量对相分离进程、膜结构参数、膜分离性能的影响规律,观察了膜的微观形貌。结果显示,随着体系中含水量由1%～5%变化时,相转化成膜固化时间缩短,膜表面孔数增多,支撑层逐渐疏松,膜断面大孔结构变化丰富,呈现不规律变化,但膜平均孔径相对稳定。含水量由0%变化至5%,膜纯水通量从850 L/(m2.h)上升到1 250 L/(m2.h),BSA截留率基本保持在85%以上,在3%时最高,5%时有所下降。

PVDF超滤膜的改性研究进展

随着PVDF超滤膜应用领域的不断扩大,对PVDF超滤膜材料的性能要求也日益提高,尤其是在提高膜的亲水性、抗污染性和机械强度方面。本文介绍了近期国内外PVDF超滤膜共混改性和接枝改性研究进展,最后对今后PVDF改性研究方向提出了建议。

多巴胺及KH-561改性PVDF超滤膜的制备及性能

采用聚多巴胺与亲水物质前驱体同步水解的方法,在膜表面生成杂化涂层,通过调整3-(2,3-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷(KH-561)与多巴胺的配比,制备了PVDF超滤改性膜。测试了杂化涂层对改性膜的表面形貌、亲水性、纯水通量、截留率等性能的影响。结果表明,杂化涂层不仅提高了改性膜的表面亲水能力,也改善了膜内部孔道的亲水性,PVDF改性膜的水接触角降至37.8°。膜水通量达到174 L/(m^(2)·h),蛋白截留率达90%以上。杂化涂层在膜表面形成一层水膜,使膜具有良好的抗污染性能,改性膜的衰减系数最低可达0.19。

PVDF超滤膜在浓海水综合利用工程预处理中的应用实验

实验中的浓盐水来自低温多效蒸馏法产生的浓水,浓海水的含盐量约40 000 mg/L,水中含有大量杂质及消泡剂,对RO的透水通量产生一定影响。为了提高RO的透水量及延长清洗周期,在RO前加PVDF材质的超滤装置作为预处理以去除对RO膜产生影响的物质。实验通过小流量、正常运行、连续运行等步骤逐步验证了PVDF的超滤膜装置作为RO预处理。原水浊度在5 NTU以上,产水浊度都能够保持在0.1 NTU左右;消泡剂为大分子有机物聚合物,对浊度影响很大,采用PVDF膜过滤后,可以完全去除,不会对后续反渗透膜产生污堵。

PVDF超滤膜应用于工业废水处理的膜污染形成与控制

通过对南水水质净化厂PVDF超滤膜在生产过程中出现的膜污染现象进行分析,判断污染物质主要成分为碳酸钙。污染成因是进厂水的p H、碱度以及生产中使用的混凝剂PAC钙离子含量偏高。通过一系列的实验,采用了"氨基磺酸+次氯酸钠+EDTA-2Na"的联合清洗方法对污染物进行了清洗;并通过更换混凝剂类型、加强膜系统的日常清洗维护等途径,使得该膜污染现象得到了根本控制,从而在不进行工艺改造、不提高运行成本的前提下,实现了膜系统的稳定运行。

改性PVDF超滤技术在海上油气田的应用

随着海上油气田的滚动开发,低渗油气田逐渐成为开发主力,其通常采用注水开发的方式,以提高采收率和开采效益,但受地层物性影响,对注水水质要求不断提高,传统生产水处理工艺无法满足需求。在传统生产水处理工艺基础之上,通过引进改性PVDF超滤技术,开展超滤膜组清洗恢复通量研究,优选超滤膜组压差作为清洗响应的表征量,形成了一套完整的A2级生产水深度处理工艺体系。该技术在南海某海上低渗油气田进行现场试验,经改性PVDF超滤膜处理后的水质满足污水含油浓度≤6 mg/L、悬浮物质量浓度≤2 mg/L、粒径中值≤1.5μm的A2级水质要求,并可实现A2级生产水产水率高达85%以上,改性PVDF超滤膜组运行时效高达92%以上,满足现场注水开发需求,对其他海上油气田具有借鉴价值。

浅析PVDF超滤膜的污染及清洗方法的确定

在新产业时代背景下,PVDF超滤膜作为一种现代化分离技术手段,在脱盐工艺以及水处理中发挥了重要作用,但未确保应用效益的最大化发挥,定期对“PVDF超滤膜”进行清洗是十分必要的。鉴于此,本文主要基于PVDF超滤膜的污染类型和原因,对其清洗技术进行了系统化探析,由此在保证反渗透系统安全、可靠运行的同时,延长PVDF超滤膜元件的使用寿命,为预期产业可持续发展目标的实现奠定良好基础。