基于单宁酸-铁(Ⅲ)改性正渗透膜制备及抗污染性能

采用表面涂覆的方法对三醋酸纤维素(CTA)正渗透膜的活性层进行改性,首先利用单宁酸(TA)与铁离子(Fe^(3+))在膜表面以自组装的形式构建金属-多酚前体层,在此基础上进一步涂覆单宁酸/二乙烯三胺(TA/DETA)亲水功能层,最后借助TA的还原性在膜表面原位形成Ag/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)抗菌功能层,制备了TA/Fe^(3+)-TA/DETA-Ag/PVP改性膜。利用错流式正渗透装置探究动态污染实验中膜通量的变化情况,通过扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(FTIR)分析膜污染前后表面形貌和组成,使用激光共聚焦显微镜(CLSM)对膜表面污染物微观分布进行表征,并对比CTA原膜和改性膜的清洗效能。结果表明:TA/Fe^(3+)-TA/DETA-Ag/PVP改性膜的水接触角由78.79°下降至33.05°,亲水性显著提升。在15天的动态污染实验结束后,CTA膜和TA/Fe^(3+)-TA/DETA-Ag/PVP改性膜的通量分别衰减为各自初始通量的52.14%和72.81%,且与CTA原膜相比,TA/Fe^(3+)-TA/DETA-Ag/PVP改性膜表面的活细菌数量和有机污染物量大幅减少。经过水力清洗和渗透反洗后,TA/Fe^(3+)-TA/DETA-Ag/PVP改性膜的通量恢复率可达80.37%,远高于CTA原膜的49.88%,具有较强的抗污染性。

面向垃圾渗滤液深度处理的抗污染纳滤膜应用研究

截至2021年,中国城市垃圾年产量高达1.5×10^(8) t,垃圾处理产生的渗滤液约占垃圾量的25%~30%.随着国家对环境保护要求的逐步提高,垃圾渗滤液的深度处理迫在眉睫.纳滤膜具有独特的孔径和电荷效应,对小分子有机物和二价离子有很高的分离精度,因此在垃圾渗滤液深度处理中有广泛应用前景.然而膜污染问题一直是纳滤膜应用过程中无法避免的关键问题之一.本项目采用南京蔚华膜科技有限公司生产的抗污染纳滤膜(AMNF-8040)对安徽淮南某生活垃圾填埋场的渗滤液进行深度处理.结果表明,AMNF-8040纳滤膜对垃圾渗滤液中的化学需氧量(COD_(Cr))截留率大于96.5%,对氨氮的截留大于89.8%.出水水质远优于国家标准.与同期使用的进口竞品纳滤膜相比,AMNF-8040纳滤膜表现出更出色的抗污染性能,并且具有良好的长期稳定性.因此,AMNF-8040抗污染纳滤膜在垃圾渗滤液深度处理领域展现出了广阔的应用前景.

具有“刚性-柔性”双重协同抗污染功效PVDF膜表面微结构的设计及抗污染性能

采用“表面沉积-接枝”的方法将苯乙烯-马来酸酐(SMA)、三聚氰胺(MEL)和葡萄糖(GLU)3种刚柔性不同的亲水链引入聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面.研究了接枝链刚性和柔性对抗牛血清蛋白(BSA)污染的性能及其影响规律.结果表明,接枝链的刚性和柔性对BSA在膜表面的黏附和膜表面污染层微观结构的影响比膜表面亲水性和荷电性的影响更显著.刚性MEL阻碍BSA在膜表面的黏附和聚集,柔性GLU可在增强膜亲水性的同时与MEL协同增强对BSA的排斥,延缓其在膜表面的聚集,从而进一步阻碍BSA在膜表面的堆积,使不可逆阻力占比降低到仅为2.47%,“刚性-柔性”双重协同抗污染功效显著提高了膜的抗污染性能.

前沿科研成果融入化工环境保护实验教学——表面疏油改性提高PTFE膜抗污染性能

设计了一个制备疏油聚四氟乙烯(PTFE)膜,以提高其在油水分离中抗污染性能的本科生实验。首先,通过等离子体接处理调控PTFE膜疏油性能,分别表征膜材料表面对水的粘附力、膜表面油接触角,随后考察膜材料分离油水乳液性能,最后通过金相显微镜表征膜表面污染情况。本实验提供了一种新颖的膜改性及分离技术用于废水治理的思路。通过实验操作,学生可以深入了解疏油膜在环境治理中的重要应用,并了解其在化工领域中的潜在价值,使学生进一步了解环境治理前沿技术,激发学生想象力和创造力。

反渗透抗污染膜在污水回用上的工艺研究

利用城市污水处理厂达标排放水为源水,经过生化塔-两级过滤-反渗透系统处理后,产水水质达到了电厂循环冷却水的水质标准,成功的取代了自来水.VONTRON公司的抗污染反渗透膜FR11-8040在系统中经过两年的运行表现出很好的稳定性,系统的回收率总体保持在70%左右,系统脱盐率在99%左右.

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.

超滤膜抗污染改性方法研究进展

本文概述了常用的超滤膜抗污染改性方法,包括化学改性法、放射线照射法和等离子体处理研究进展,发现改性后的膜材料在抗污染性能方面有明显提高,尤其是等离子体改性因效果稳定、绿色环保等特点,在污水处理方面的应用优势显著。

紫外接枝聚合聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯制备抗污染聚砜超滤膜

以二苯甲酮(BP)为紫外引发剂,将聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(PEGMA)接枝在聚砜超滤膜表面以提高膜的抗污染性能.在二苯甲酮存在的条件下,波长较长(λ>300nm)的紫外光(UV)辐射下发生提氢反应,可以有效防止聚砜分子主链的剪切,保持改性膜的分离性能.考察了PEGMA浓度、UV辐射时间和BP浓度对改性超滤膜接枝度、亲水性和抗污染性能的影响.用表面全反射红外光谱(ATR/FTIR)表征改性前后膜表面化学组成的变化.表面改性膜的纯水通量略有降低而牛血清白蛋白(BSA)截留率有所提高.随着接枝度的提高,PEGMA接枝改性膜的抗污染性能增加.

抗污染超滤膜的研制

本文研制了氯甲基化／季铵化聚砜与聚偏氟乙烯共混超滤膜用于阴极电泳漆超滤系统。首先优化了氯甲基化／季铵化聚砜超滤膜的制备工艺，在此基础上，用聚偏氟乙烯部分代替氯甲基化聚砜制备共混超滤膜。结果表明：氯甲基化／季铵化聚砜与聚偏氟乙烯共混超滤膜不仅具有优良的分离性能。

有机/无机复合型抗污染油水分离膜研究

采用界面聚合法对具有陶瓷基膜的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行表面改性,制备出具有聚酰胺/聚乙烯醇(PVA)复合功能表层的抗污染有机/无机复合膜。用红外光谱,电镜扫描和原子力显微镜对复合膜的结构进行了表征。利用制备的复合膜对平均油滴粒径为 2.365μm 的油水乳化液在 0.4MPa 操作压力下进行分离,并系统研究了在界面聚合法制备复合膜过程中各反应物浓度对复合膜油水分离性能的影响。 结果表明复合膜的油截留率随界面聚合反应物浓度增加而增大;哌嗪与对苯二甲酰氯的浓度对于提高复合膜水通量存在最优值,分别为 15g·L-1和 40g·L-1,复合膜水通量随 PVA 浓度增加持续减小;优选性能参数的复合膜的水通量为 190L·m-2·h-1,滤液油含量小于 1.6mg·L-1,油截留率大于 98.5%,皆优于 PVDF 超滤膜。

抗污染膜在电镀废水回用中的应用

用抗污染超滤膜聚偏氟乙烯(PVDF)合金膜、高压纳滤膜(聚芳香酰胺膜)处理含Cr6+,Ni2+,Cu2+等重金属离子的电镀废水。抗污染PVDF合金超滤膜在经过三次电镀废水处理后,膜通量由4.2 L/h降为3.6 L/h,透过液的透光率大于96.3%,可去除大部分有机物。超滤透过液经过纳滤处理后,纳滤透过量由1.8 L/h降低为1.7 L/h,并且在1.5 h后基本保持不变,对Cr6+,Ni2+,Cu2+的去除率达97%以上。电镀废水经抗污染超滤膜-高压纳滤组合工艺处理,可达电镀清洗水标准,回用率达到85%。

界面聚合表面改性法制备高效抗污染油水分离复合膜

A fouling-resistant ceramic-supported polymer composite membrane was developed for removal of oil-in-water (O/W) microemulsions. The composite membrane was featured with an asymmetric three-layer structure,i.e. ,a porous ceramic membrane substrate,a polyethersulfone (PES) ultrafiltration sub-layer,and a polyamide/polyvinyl alcohol (PVA) composite thin top-layer.The PES polymer was cast onto the tubular porous ceramic membrane with the sol-gel method,and the polyamide/PVA composite thin top-layer was fabricated with the interfacial polymerization method. The prepared composite membrane showed good performance for treating the O/W microemulsions with a mean diameter of 2.4 μm. At the operating pressure of 0.4 MPa,the hydraulic permeability remained steady at about 280 L·m -2 ·h -1 after a period of operation,the oil concentration in the filtrate was always less than 1.15 mg·L -1 ,and the oil rejection coefficient was higher than 99.1% from the beginning of the operation.

抗污染高分子纳滤膜研究进展

纳滤膜被广泛用于水处理、食品加工、生物化学与制药、石油开采及提炼等方面,但膜污染引起的性能下降、能耗增加及膜使用寿命缩短等却极大地增加了纳滤成本。为降低膜污染,人们在开发抗污染纳滤膜方面做了大量研究工作.本文在简要介绍纳滤膜污染的种类、污染机制等的基础上,着重总结了近年来研究者采用表面改性、共混改性、层层自组装等方法制备抗污染高分子纳滤膜方面取得的进展,并就今后的研究方向提出建议.

两性离子在高分子膜改性及提高膜抗污染性中的研究进展

近年来,两性离子作为一种新型的抗污染材料逐渐受到研究者的重视。两性离子聚合物是指在分子链中同时包含阳离子和阴离子基团的高分子,由于在水溶液中具有较强的水合能力与抑制蛋白质吸附性,两性离子高分子膜具有较好的抗污染性。综述了近年来用于高分子膜改性及提高膜抗污染性的两性离子,总结了两性离子改性高分子膜的研究现状,指出了目前研究存在的问题,并对未来的发展趋势作了展望。

PES/PAN膜在MBR中膜污染机理及抗污染性能

采用液-固相转化法,以聚醚砜(PES)、氯化锂(LiCl)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为原料制备PES膜,并在体系中添加聚丙烯腈(PAN)制备PES/PAN膜。在操作温度25℃,操作压力90KPa条件下制得的PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜分别为222L/(m·2h)左右,130L/(m·2h)左右,82L/(m·2h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由沉积层引起的,另一方面长期运行膜孔堵塞也是阻力增大的原因。在MBR中运行时,PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜膜通量的衰减速率分别为0.2559L/(m·2h·min)、0.3366L/(m·2h·min)、0.3539L/(m·2h·min),PES/PAN膜通量衰减最慢;在MBR中运行15d后,经过化学清洗,PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜纯水通量恢复率分别为83.75%、63.58%、61.32%,PES/PAN膜通量恢复率最大,抗污染性优于PES膜。

抗污染PES超滤膜含油污水深度处理实验研究

针对超滤膜处理含油污水时膜污染严重的问题,设计合成了聚乙烯亚胺-聚氧乙烯-聚氧丙烯及聚乙烯亚胺-聚氧丙烯-聚氧乙烯两亲性三元嵌段共聚物,并对聚醚砜(PES)膜进行共混改性.实验结果表明,处理含油污水时,改性PES超滤膜具备良好的抗污染性能.与未改性膜相比,通量衰减率从40.8%降低至31.3%,简单水力清洗后通量恢复率从42.3%增高至99.5%左右.改性剂中的亲水聚氧乙烯链段因其良好的亲水性容易富集到膜表面,利用氢键作用结合水分子形成稳定水化层.污染物很难突破水化层吸附到膜表面上,从而赋予膜以良好的抗污染性能.

PVDF中空纤维膜改性研究(2)表面接枝两性离子制备抗污染性电解质响应PVDF中空纤维膜

利用化学引发原子自由基聚合(ATRP)方法,将两性离子3(甲基丙烯酰胺)丙基二甲基(3磺丙)胺(MPDSAH)接枝于聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜外表面,获得具有抗污染性能的电解质响应膜(PVDF-g-polyMPDSAH).随着接枝量的增加,表面改性PVDF膜的亲水性提高,蛋白质吸附量减少.改性PVDF膜的在过滤实验中显示出较好的抗污染性能.PVDF-g-polyMPDSAH膜的蛋白质吸附量随着溶液中NaCl浓度的增加而大幅降低.Na+和Cl-渗入polyMPDSAH支链亦会屏蔽MPDSAH正负偶极的相互作用,导致polyMPDSAH溶胀堵塞膜孔,减小膜的渗透通量.因此,PVDF-g-polyMPDSAH表面与蛋白质的相互作用及其电解质响应性使膜的渗透性得到了智能化地控制.这为两性离子改性PVDF中空纤维膜在蛋白质分离和净化等生物医药领域提供了更广泛的应用前景.

抗污染超滤—反渗透膜在电厂中水回用中的应用

以某钢铁厂废水处理车间出水为回用水源,采用双介质过滤器、超滤和反渗透工艺进行深度处理,其中的膜系统采用抗污染膜元件,对运行中膜污染情况和产水压力过高问题进行了分析。通过系统的长时间运行效果可以看出,超滤出水浊度小于0.1NTU,反渗透脱盐率大于98.5%,回收率维持在72%-75%,系统出水电导率维持在11μS/cm左右,COD、总铁、油均未检出,出水水质可达到回用要求,超滤、反渗透均未发生膜污染情况,系统每年可回用1 360万m3中水,节约厂区淡水资源。

抗污染高分子分离膜研究进展

高分子分离膜已广泛应用于水处理、食品、生物医药等领域。然而,常用的膜材料如聚醚砜(PES)、聚砜(PSf)、聚偏氟乙烯(PVDF)等容易吸附蛋白质和微生物形成膜污染,进而影响膜的性能和使用寿命。膜污染尤其是膜的生物污染成为限制膜广泛应用的主要瓶颈之一。本文从亲水改性、抗菌改性及亲水抗菌双功能改性三方面综述了控制膜污染的研究进展和现状,并对其未来发展方向进行了展望。

PSS-PDADMAC改性PES微滤膜及膜抗污染性能研究

通过层层(LBL)自组装技术对聚醚砜(PES)微滤膜进行改性.以29.2g/L NaCl做为支撑电解质,在膜表面修饰一层聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMAC)/聚苯乙烯磺酸钠(PSS)聚电解质膜.通过电位仪、水接触角分析仪、SEM、AFM、过滤评价装置等方法对膜进行测定分析.改性后膜的最外层为PSS,膜表面负电性增加,为-35.02mV,水接触角值降低,由未改性膜的59.86°降低到37.99°;膜的表面形貌表征显示,改性后的微滤膜,表面更加平整,孔径尺寸分布更加均一;在过滤0.02g/L腐殖酸时,试验120 min后,未改性膜的通量下降为39.4%,而改性后的膜通量下降为15.5%,膜的抗污染性提高.