膜Zeta电位测试技术研究进展

分离膜荷电化显著地影响着膜的分离性能和耐污染能力。因此,定量化表征膜表面(包括孔表面)电性能具有重要的理论价值和实际意义。本文系统地综述了各种膜Zeta电位测定原理、特点及其不足,并展望了膜Zeta电位的未来研究方向。

平流式流动电位测试系统的研制

分离膜表面的荷电化显著地影响着膜的分离性能和耐污染能力。因此,定量化表征膜表面电性能具有重要的理论价值和实际意义。作者在前期透过式膜流动电位测试系统研发工作的基础上成功地研制了平流式流动电位测试系统,并且首次将恒电流法测膜体电导引入膜表面ζ(Zeta)电位的确定过程中。以自制不同共混比的合金荷电膜为测试对象,利用该测试系统和经典的Helmholtz-Smoluchowski(H-S)方程及其变体得到了不同pH下的膜表面Zeta电位,从而揭示了膜表面电导、膜体电导对膜表面Zeta电位的贡献,并展示了该流动电位测试系统的有效性。

膜流动电势的有关理论及测量方法

通过测量膜的流动电势,可以判别膜所荷电电荷的性质,从流动电势和外加压力差之■F_流/■ΔP)测得β值,结合膜的其他参数测定,可以算出膜微孔中界面双电层的电荷密度和膜孔内过剩电荷的浓度等数据,以便对膜的性能有一个更深入的了解。

荷电微孔滤膜流动电位测量方法的研究

根据流动电位的测量原理及试验工艺,通过试验,确定了以0.1mol/L KCI溶液为PCM型荷电微孔滤膜流动电位的测量介质,考察了KCI溶液的温度、pH值、组成及操作条件等因素对荷电微孔滤膜流动电位测量的影响.

用流动电位法表征纳滤膜的结构及性能

利用测量流动电位的方法考察了纳滤膜的表面电学性能对纳滤膜的截留性能的影响.首先,采用不同功能层材料制备了复合纳滤(NF)膜,考察功能层的交联时间、单体结构等对表面电性能的影响,研究纳滤膜对不同无机盐的选择截留性能与表面电性能的关系.通过流动电位法测定纳滤膜的表面电学参数,如流动电位(ΔE)、zeta电位(ζ)和表面电荷密度(σd).实验表明,这些电学参数的变化与功能层交联时间和纳滤膜截留率的变化一致,在交联时间为45 s时,3种电学参数的绝对值均最大,而纳滤膜对无机盐的截留率也最大.复合纳滤膜zeta电位的绝对值(|ζ|)按照Na2SO4>MgSO4>MgCl2变化,同截留率的变化相同.带侧基单体交联后得到的纳滤膜的表面电性能参数的绝对值小于不带侧基单体的.因此,流动电位法可用于研究复合纳滤膜的截留机理和功能层结构.

流动电位法表征纳滤膜的表面动电特性

测定了纳滤膜在电解质水溶液中的流动电位。考察了盐溶液浓度、操作压力、离子种类和价态等对膜表面流动电位的影响。通过流动电位的测定可以得到纳滤膜的表面动电参数:Zeta电位和表面电荷密度。研究了浓度和压力对Zeta电位和电荷密度的影响。结果表明:纳滤膜表面流动电位的绝对值(|ΔE|)和表面Zeta电位的绝对值(|ζ|)均随电解质溶液浓度和压力的增加而减小;|ΔE|在不同电解质溶液中的顺序为:NaCl>MgCl2>KCl>KBr>Na2SO4>MgSO4;表面电荷密度的绝对值(|σd|)随电解质溶液浓度的增加而增加,随压力的增加而下降。

荷电有机超滤膜处理金属离子溶液过程中离子强度的影响

以KCl溶液为代表,考察了压差对电位差的影响;测定了聚砜中空纤维超滤膜(截留分子量为6k)在KCl、NaCl、MgCl2、CaCl2和AlCl3背景电解质液中的等电点;研究了不同性质溶液的离子强度对流动电位、膜渗透性、离子截留率及ΔpH值的影响。结果表明:电位差随压差呈线性递增;膜等电点仅与金属离子价态有关;离子强度影响着流动电位,进而与膜渗透性、离子截留率及ΔpH密切相关。

纳滤膜流动电位的研究

自行研发荷电纳滤膜的荷电性能测试装置,以不同浓度、不同成分的盐溶液为荷电纳滤膜表面流动电位的测量介质,研究了不同浓度、不同成分溶液在不同的压力条件下对纳滤膜表面流动电位测量的影响.研究认为,研制所得的荷电性能测试装置可以用来测试荷电膜的流动电位.一般情况下,对荷电纳滤膜测量,采用浓度为0.001 mol/L的KC l溶液作为介质可得到稳定的测试结果.

荷电膜表面电性能对截留性能的影响

研究了流动电位和Zeta电位与无机盐溶液的浓度及测试压力的关系,以及随操作压力、无机盐溶液种类和浓度等因素的变化荷电膜对无机盐溶液截留性能的影响。结果表明,荷电膜由于离子吸附而带有负电荷,在低浓度溶液中荷电膜的表面电学性能对膜的截留性能有重要影响,而在高浓度溶液中荷电膜电性能的影响不大。

膜动电现象的研究进展

本文介绍了近十年来国内外膜动电现象的研究状况 ,较全面综述了膜动电现象研究的新进展 。

聚丙烯腈UF膜的微孔表面ζ电位和电荷密度

根据Helmholtz-Smoluchowski方程,由实验测定的流动电位计算聚丙烯腈ACP-0053超滤膜的ζzeta电位,并根据Gouy-Chapmann方程,估算出膜的微孔表面电荷密度。表明UF膜微孔表面ζ电位和电荷密度与电解质的种类、浓度有关。UF膜在NaCl与KCl体系的ζ电位相近,在MgCl2与MgSO4体系的ζ电位也相近,即阳离子价态和结构越相近,ζ电位越相近,但当阴离子价态较高时,也有一定影响。由膜微孔表面ζ电位和电荷密度随溶液浓度的变化关系可知,在低浓度区域,膜表面ζ电位和电荷密度较高,并出现一个峰值,之后随浓度增大而缓慢降低。

改性聚四氟乙烯膜在油田含油污水中的表面ζ电位和电荷密度

对油田含油污水中不同孔径的改性聚四氟乙烯膜的流动电位进行了实验研究.根据Helmholtz-Smoluchowski方程算出改性聚四氟乙烯膜的微孔表面ζ电位,再根据Gouy-Chapmann方程,估算出膜表面的电荷密度.并对油田含油污水中悬浮颗粒的ζ电位进行了测定.结果表明:改性聚四氟乙烯膜表面带有负电荷,表面Zeta电位稳定在-20mV左右,而污水中悬浮颗粒ζ电位也为负值.由于膜表面电荷的作用,使膜具有更强的截留悬浮物颗粒及抗污染能力.

高分子MF膜的微孔表面ζ电位和电荷密度

根据Ｄｅｌｍｈｏｌｔｚ－Ｓｍｏｌｕｃｈｏｗｓｋｉ方程，由实验测定的流动电位来计算ＭＦ膜的ζ电位；并根据 Ｇｏｕｙ－Ｃｈａｐｍａｎｎ方程，原估算出膜的微孔表面电荷密度。表明膜微孔表面ζ电位和电行密度与电解质 的种类、浓度有关．ＮａＣｌ、 ＫＣｌ和Ｎａ２ＳＯ４体系的ζ电位相近，ＭｇＣｌ２与 ＭｇＳＯ４体系的ζ电位相近，即阳 离子价态和结构越相近，ζ电位越相近，但当阴离子价态较高时，也有一定影响，由膜微孔表面ζ电位和 电荷密度与溶液浓度的变化关系可知．在低浓度区域，膜表面ζ电位和电行密度较高，并出现１个峰值， 之后随浓度增大而缓慢降低。

电解质溶液体系中压力驱动膜过程跨膜电位的实验研究

在荷电膜性能的研究中,电解质溶液体系内的膜分离性能及跨膜电位测量是常用的方法。其中纳滤膜的跨膜电位研究中,由于存在膜两侧溶液浓度差和外加压差两种推动力,使得跨膜电位的解析存在一定困难。为解决上述问题,通过实验测定了一种纳滤膜(LES90)在四种电解质(KCl,Na2SO4,MgCl2,MgSO4)水溶液中的跨膜电位,结合膜分离性能(透过液通量,截留率)实验,从跨膜电位中分离出流动电位与膜电位。实验结果表明,对于本研究的四种类型电解质与LES90纳滤膜,随着溶液浓度升高以及阴、阳离子价态的增加,跨膜电位值均呈现降低趋势;本研究所建立的分析方法可以成功从跨膜电位中分离出流动电位与膜电位,从而为进一步通过理论方法解析跨膜电位提供了基础。

荷正电聚酰胺有机/无机杂化复合纳滤膜的制备和脱盐性能研究

以聚砜(PSF)超滤基膜为支撑层,将氨基化多壁碳纳米管(MWCNTs-NH_2)分散在聚乙烯亚胺(PEI)水溶液中得到水相溶液,与间苯二甲酰氯(IPC)和均苯三甲酰氯(TMC)的混合有机相溶液进行界面聚合反应,制备了荷正电氨基化多壁碳纳米管/聚酰胺/聚砜(MWCNTs-NH_2/PA/PSF)有机-无机杂化复合纳滤膜,并确定了最佳的MWCNTs-NH_2质量分数为0.16%。优化制备条件所制得的MWCNTs-NH_2/PA活性层厚度为155 nm,较PA活性层薄。在0.4 MPa、室温下,对1 000 mg/L MgCl_2水溶液的截留率为93.0%,通量为13.9 L/(m^2·h)。该种荷正电的聚酰胺杂化复合纳滤膜对不同无机盐有不同的截留性能,可应用于海水淡化的预处理、硬水软化、饮用水净化等。

聚丙烯接枝聚丙烯酸荷电膜的性能研究

制备聚丙烯(PP)接枝聚丙烯酸中空纤维荷电膜,对膜表面的流动电位进行了分析,并用这种接枝膜对牛血清白蛋白(BSA)的吸附性能进行了研究.结果表明:接枝膜对BSA的截留率相对未改性前有明显提高;PP膜表面呈现正电位,而接枝膜随接枝率的增加,负电性逐渐增加;由于接枝膜表面接枝链与BSA分子的相互作用,使BSA对接枝膜的吸附有如下规律:pH=3>pH=4.7>pH=8.

复合膜表面电性能对截留性能的影响

研究了复合膜的流动电位(ΔE)和Zeta电位(ζ)与无机盐水溶液的浓度及测试压差的关系;并对复合膜的截留性能随操作压力、无机盐溶液浓度和种类等的变化规律进行分析.结果表明:复合膜是负电性的,在低浓度溶液中膜的电荷效应对截留性能有重要影响,而在高浓度溶液中膜的电性能影响不显著;复合膜的透过通量随压力的增加而增大,截留率随压力的增加而增加并趋向于定值;复合膜对无机盐溶液的截留率随溶液浓度的增大而下降,并逐渐趋向于定值;复合膜对二价盐的截留率明显高于一价盐.

浸涂法荷电微孔滤膜电性能的研究

以流动电位表示荷电微孔滤膜电性能的大小，研究了基膜的结构性能及浸涂工艺对浸涂法荷电微孔滤膜电性能的影响。

壳聚糖-聚酰胺荷正电微孔滤膜的制备

目的：制备一种带正电荷的壳聚糖-聚酰胺微孔滤膜。方法：以壳聚糖、聚酰胺为成膜材料，甲酸为溶剂，采用相转化工艺制备荷电微孔滤膜，并通过扫描电镜照片、流动电位及颜料吸附容量评价膜的结构及性能。结果：铸膜液的组成及成膜工艺决定着膜的结构和性能，通过改变铸膜液组成及工艺条件，制备出孔径为0．2～0．8μm、孔隙率约80％的荷正电微孔滤膜，膜的达旦黄吸附容量大于220μg／cm^3。结论：壳聚糖是一种很好的荷正电微孔滤膜的成膜材料，所制备的荷电微孔滤膜可用于细菌病毒的分离、浓缩。

浅谈太阳能发电的前景

浅谈太阳能发电的前景张俊荣能源是人类社会存在与发展的必不可少的和不能替代的物质基础，能源被称为工业的“血液”。随着世界经济的不断发展和人口的增加，能源总消费量和人均消费量一直处于持续增长的势头。如１８５０～１９５０年期间，能源消费总量从１×１０８ｔ（...