不同孔径陶瓷膜硅烷改性及油水分离性能研究

具有低表面能的疏水陶瓷膜常用于含水油液分离,而渗透通量的提高是提升膜分离过程经济性的关键.本文通过有机硅烷接枝改性制备疏水陶瓷膜,研究硅烷改性对不同孔径陶瓷膜结构及油水分离性能的影响。以孔径为1 000 nm、100 nm、10 nm的3种陶瓷膜为研究对象,考察不同孔径陶瓷膜硅烷化改性前后膜表面微观形貌、润湿性及渗透阻力的变化,评价3种孔径疏水陶瓷膜在溶剂、酸碱等环境下的稳定性,并将3种孔径硅烷改性的陶瓷膜用于油包水乳液分离.结果表明,孔径越小的膜硅烷化改性后渗透阻力增幅越大,尤其是当孔径达到10 nm,改性前后渗透阻力相差近3倍;原膜孔径对改性膜润湿性影响不大,且均表现出良好的耐溶剂性、耐酸碱性.低压高流速的操作方式有利于提高改性膜通量;对于水含量1 000μL/L的W/O乳液,3种改性膜对水的截留率均超过93%,渗透液水含量低于70μL/L,其中1 000 nm改性膜通量最高,达375 L/(m^(2)·h),而10 nm膜更不易被污染;对于水含量10%(体积分数)的W/O乳液,1 000 nm改性膜污染非常严重,通量迅速下降为14.1 L/(m^(2)·h),而100 nm改性膜污染程度较小,通量较高.

α-Al_(2)O_(3)小孔径超滤膜低温制备与性能研究

α-Al_(2)O_(3)以低廉的价格与优秀的性能成为制备陶瓷膜的经典材料,然而α-Al_(2)O_(3)需高温驱动相变,高温会导致晶粒的过度生长与孔隙的聚结,这不利于超滤膜的制备。为制备具有高选择性的α-Al_(2)O_(3)小孔径超滤膜,采用聚合溶胶路线,通过调节溶胶合成参数影响其热处理过程中的结构转化以促进α-Al_(2)O_(3)的低温制备。在950℃下煅烧的前驱体完全转变为α-Al_(2)O_(3)。通过考察涂膜时间提升膜面完整性并采用该热处理条件制备了具有超薄分离层的α-Al_(2)O_(3)超滤膜。该膜展现出良好的分离与渗透性能,并具有较好的重复性,截留相对分子质量约为75 kDa,渗透率约为250 L·m^(-2)·h^(-1)·bar^(-1)。

面向健康产业应用需求的膜技术与膜材料

健康产业发展潜力巨大,其中,医药、医疗和保健行业占有重要地位,但其面临医药资源利用率低、生产工艺污染严重、高端产品依赖进口、质量标准体系不完善等制约因素。将膜分离技术应用于医药、医疗和保健行业,解决发展面临的诸多问题,对于推进我国健康产业发展将发挥重要作用。鉴于国内外尚无针对膜技术应用于健康产业进展的相关文献报道,本文针对面向健康产业应用的膜技术及膜材料进展进行了综述,探讨了健康产业应用对膜材料提出的要求及标准,重点研究了微滤、超滤、反渗透、纳滤、膜生物反应器、渗透汽化、气体分离、人工脏器等膜材料现状,分析了制约其发展的关键问题并提出相关建议,以期为相关部门及行业人员提供参考。

专利视角下膜法废润滑油处理技术发展研究

以膜法废油处理领域专利为研究对象,从专利来源趋势、专利申请国家与流向、专利申请人、专利技术构成等维度系统分析,为研发人员揭示技术发展脉络、国内外重点研发机构专利布局、研究热点等重要信息,并挖掘和解读有机膜废油处理,陶瓷膜废油处理和膜分离过程强化与集成3个重要技术分支的核心专利.基于专利分析结果,给出加强海外专利布局,密切关注膜分离在原油脱盐脱水、基础油脱蜡等领域的应用,加强膜分离与蒸馏、加氢催化等废油精炼技术集成工艺研发等建议.

陶瓷膜用于杜仲叶提取液澄清的分离特性与膜污染机制研究

杜仲是我国特有的珍稀中药材树种且资源丰富,其树叶富含绿原酸和黄酮类化合物等活性物质。然而,杜仲叶提取液中杜仲胶、蛋白、多糖等杂质含量较高,缺乏活性物质的高效分离技术。陶瓷膜具有分离效率高、抗污染性能好等优势,已在植物提取液的澄清过程中广泛应用。开发杜仲叶提取液的陶瓷膜法高效澄清技术具有重要应用价值。本文从膜材料和膜过程两个层面展开研究,对陶瓷膜孔径进行了优选,系统考察了操作压力、膜面流速与温度对陶瓷膜澄清过程的影响,并结合Hermia模型对膜污染机制进行了分析。结果表明,平均孔径为100 nm的陶瓷微滤膜具有较高的浊度去除率、活性成分透过率和渗透通量,适合杜仲叶提取液的澄清过程。在优化的操作条件下,陶瓷微滤膜的稳定通量约为58 L·m^(-2)·h^(-1),绿原酸与黄酮的总透过率为75.3%,浊度截留率接近100%,清洗后膜通量恢复率达85%以上。陶瓷膜分离技术在杜仲叶提取液澄清过程中展现了良好的应用前景。

陶瓷膜在透平油脱水中的应用研究

水是透平油使用过程中常见且最主要的污染物质.由于透平油黏度较大且油中水分含量标准要求较高,同时膜分离技术应用于透平油乳液分离时水易堵塞膜孔,增加了油-水分离的难度.本文采用表面疏水改性陶瓷膜对含微量水分的透平油进行油-水分离,考察跨膜压差、膜面流速、油液温度和油中水分含量对陶瓷膜的渗透及截留性能的影响.结果表明,提高跨膜压差和油液温度可以显著提高透平油乳液的膜渗透通量;增大膜面流速未对膜渗透通量和水分截留效果产生影响;对于不同含水率的透平油,膜渗透通量随着含水率的增加逐渐降低.在跨膜压差0.3 MPa,膜面流速1 m/s,油温50℃的优化条件下,100 nm疏水陶瓷膜表现出长期运行稳定性,分离所得透平油中水分质量分数在40μg/g左右,远低于行业标准要求的最高含水量.

分子筛膜分离技术应用于丁醇、异丁醇以及叔丁醇中少量水分离的研究

采用二次生长法在中空纤维支撑体上制备出T型分子筛膜,并将其应用于丁醇及其醇类同分异构体中少量水脱除。结果表明,中空纤维分子筛膜对丁醇/水、异丁醇/水以及叔丁醇/水保持较好的水分离选择性。120℃时,对于82.6wt.%异丁醇/水混合溶液,分子筛膜分离因子达到9457,水通量为6.1 kg·m^-2·h^-1。在pH为5.0、70 wt%异丁醇/水体系中,中空纤维T型分子筛膜稳定运行150 h以上,保持良好的稳定性。

膜分离技术在乳品加工行业中的应用

膜分离技术在乳品加工行业中占据着极其重要的地位,可基于膜孔径筛分作用及电荷效应,实现不同功能目标产物的高效分离.本文介绍了膜分离技术的过程及机理,并对不同类型的膜在乳品加工行业中的应用进行了分析讨论,重点阐述了乳品工业各环节中膜技术应用的难点及其相关研究成果,主要包括乳品除菌、乳品浓缩、蛋白分离、乳糖脱除及加工废水处理.最后基于目前所采用的膜材料及工艺,指出了膜技术处理乳制品未来的研究方向,为膜分离技术在乳品加工行业中的应用提供指导.

NaA分子筛合成残余物掺杂制备SiC膜支撑体

选用平均粒径100μm碳化硅为主要原料粉体,NaA分子筛合成废液中提取的粉体(主要成分为NaA分子筛和微量硅铝钠化合物)为烧结助剂,采用挤出法进行生坯成型,最后通过原位烧结技术制备高温气体净化用的管式碳化硅膜支撑体(外径60 mm,内径40 mm,长1500 mm).研究结果表明,烧结助剂的最佳含量为质量分数3%,随着烧成温度的升高,碳化硅膜支撑体孔隙率逐渐减小,平均孔径也随之增加.当烧成温度达到1150℃时,膜支撑体平均孔径为30.92μm,气体通量为99.32 m 3/(m^2·h·kPa),抗弯强度达到29.50 MPa,同时也表现出优异的抗热震性能和耐酸腐蚀性能,为高温气体净化碳化硅膜的低成本、绿色化制备以及应用研究提供了理论依据.

粉煤灰中氧化钙含量对多孔陶瓷性能的影响

以工业废弃物粉煤灰为主料,制备多孔陶瓷具有来源广、成本低的优点,但粉煤灰的化学成分因煤的产地、燃烧方式有很大差异。笔者以粉煤灰为主原料,添加少量Al_(2)O_(3)和粘结剂干压成形后,在较低温度下烧制成多孔陶瓷,研究粉体粒径以及氧化钙含量对多孔陶瓷性能的影响。其结果表明:在相同烧成温度下,原料粒径对制品性能有较大影响;与常规粉煤灰相比,高钙粉煤灰具有优良的烧结活性,高的抗折强度和纯水渗透率。在1150℃保温2 h,烧成时性能最优,抗折强度为72 MPa、纯水渗透率为10783 L·m^(-2)·h^(-1)·bar^(-1)。

T型分子筛膜的制备及其在有机物废水中的应用

采用二次生长法在四通道α-Al_(2)O_(3)中空纤维支撑体上制备T型分子筛膜,系统优化了合成温度、合成时间、合成液碱含量。结果表明,当合成液摩尔组成为n(SiO_(2))∶n(Al_(2)O_(3))∶n(Na_(2)O)∶n(K_(2)O)∶n(H_(2)O)=1∶0.05∶0.26∶0.09∶17、合成温度为105℃时,水热合成35 h可制备出高性能的T型分子筛膜;用于90%乙醇/水混合体系脱水,在75℃下,膜分离因子可达6500;在p H=5.5、含水70%的DMAC/水体系中,经分子筛膜脱水后产品水含量降为0.52%,渗透液平均COD仅为4400 mg/L。

碳掺杂对碳化硅膜支撑体结构与性能的影响

以200μm碳化硅为骨料,氧化锆为烧助剂,莫来石纤维为增强剂,碳粉为造孔剂,经过混合造粒后干压成型制得生坯,然后通过高温原位反应烧结获得大孔径、高孔隙率的SiC膜支撑体.本文主要考察了造孔剂碳粉粒径和含量对SiC膜支撑体性能的影响,并测试膜支撑体的高温抗热震性能和高温热膨胀特性.研究结果显示,当碳粉粒径和质量分数分别为20μm和15%,烧结温度1 450℃,保温时间为4 h时,制备的碳化硅支撑体有较好的综合性能,支撑体抗折强度达24 MPa,开口孔隙率为42.5%,平均孔径50.5μm,1 kPa压力下气体流量达到1400 m^3/(m^2 h).SiC膜支撑体热膨胀系数为5.0×10^-6 K^-1,并在30~800℃下连续冷热循环60次以上,仍然保持较高的抗折强度,是较好的高温气体过滤材料.

高温除尘碳化硅膜的制备及其抗腐蚀特性

采用喷涂法在碳化硅(SiC)支撑体上覆膜,根据碳化硅材料的氧化特性,设计了有氧烧结和氩气烧结随温度转换的组合烧结制度,并通过优化保温时间降低碳化硅陶瓷膜烧结成本。研究结果表明,新的烧结制度能有效地控制有氧烧结阶段产生的二氧化硅(SiO_2)量,并促进其与烧结助剂氧化锆(ZrO_2)等在气氛烧结阶段的反应,反应生成的锆英石相和添加莫来石相共同形成SiC颗粒连接颈部。制备的碳化硅陶瓷膜平均孔径为3.03μm,气体通量为175 m^3?m^(-2)?h^(-1)?kPa^(-1)。且在100℃的0.25 mol?L^(-1)的H_2SO_4溶液和0.25 mol?L^(-1)的NaOH溶液中腐蚀6 h后,膜层表面形貌无明显变化,具有较强的抗腐蚀性能。

双膜法中水回用工艺中超滤膜孔隙结构的优化

本文利用相转换法制备了2种不同表面孔隙结构的聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜,并应用到实际的双膜法中水回用工程中。本文考察了两种超滤膜的表面孔径分布;通过检测跨膜压差变化评估长期使用中不同孔隙结构超滤膜污染情况及系统稳定性;检测超滤产水中SDI和平均粒径,评估膜的产水水质。本研究对实际应用的双膜法中水回用工艺中超滤膜的优化选择具有指导意义。

江苏省膜领域专利文献分析

专利文献是技术领域知识产权的战略性信息资源，膜领域专利在一定程度上可反映其重点研究领域、技术发展现状及未来趋势。为研究江苏省膜领域发展现状，该文结合国家知识产权局专利数据库的检索及分析功能，同时辅以原始数据处理手段，对现有的江苏省膜领域专利文献信息进行系统整理分析，并针对分析结果提出相关意见及建议。