纳滤膜在盐湖提锂领域的研究进展

中国锂(Li)资源消耗量占全球消耗量的40%,然而其产能仅满足工业需求的20%,80%的Li需要进口,研究新一代提Li技术迫在眉睫。纳滤(NF)膜具有选择性离子分离能力,在Mg^(2+)、Li^(+)的选择性分离中表现出突出的潜力。商用NF膜多荷负电,受Donnan效应和静电引力影响,其对正离子的分离能力有限。近年来的研究发现,荷正电NF膜可以有效分离具有相似水合物离子半径的Mg^(2+)和Li^(+)。该文介绍了NF膜中离子传输理论和选择性筛分机理,综述了商用NF膜在盐湖提Li领域的研究现状及不足,分析了荷正电NF膜的制备方式(包括胺单体的选取、纳米材料掺杂、引入中间层及表面接枝等)对提升Mg^(2+)、Li^(+)的选择性分离性能的影响规律。最后,总结了荷正电NF膜在实际工程应用中的挑战和前景。

基于FBG力学传感的曝气生物滤池中剪切力分布研究

了解曝气生物滤池(biological aerated filter,BAF)中运行条件变化对反应器处理效率的影响机制具有重要意义。采用光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)对BAF中剪切力分布进行了原位监测。同时,借助CFD模拟计算了水力停留时间(HRT)和气水比(A/L)对BAF内部流场分布特性的影响。实验表明,剪切力的增加促进了生物膜的更新代谢,当HRT为8 h、A/L为10∶1时,生物膜量/剪切力(M/S)为0.17,BAF对COD和NH+4-N的去除率分别达到86.58%和82.17%。结果表明BAF内部适宜的剪切力促进了生物膜的更新代谢,提高了反应器的运行效率。因此,利用M/S探讨了剪切力对反应器运行性能的影响,可为反应器后续的优化提供理论基础。

铸膜液中水的含量对聚醚砜微滤膜结构和性能的影响

通过蒸汽诱导相分离(VIPS)耦合非溶剂诱导相分离(NIPS)制备窄孔径分布聚醚砜(PES)微滤膜。本研究以PES为成膜材料,聚乙二醇为致孔剂,以水作为添加剂制备微滤膜,探究了铸膜液中水的质量分数对VIPS阶段蒸汽暴露时间及微滤膜结构与性能的影响.结果表明,铸膜液中水的质量分数从0%增加到3%,相似孔结构的形成所需的蒸汽暴露时间从90 s降低到30 s.膜的表面由致密皮层转变为大孔结构,孔径从0.087μm增加到0.193μm,孔径分布显著变窄,水接触角从83.6°增加到113.2°,拉伸强度从1.86 MPa增加到3.85 MPa,断裂伸长率从7%增加到16%,膜的力学性能显著增强,同时膜的纯水渗透率从5840 L/(m^(2)·h·MPa)增加到42300 L/(m^(2)·h·MPa).这表明,少量水的添加显著缩短了VIPS蒸汽暴露时间,同时改善了微滤膜的结构和性能.

基于双侧阵列电极的电阻抗成像原位膜污染监测

基于电阻抗成像(electrical impedance tomography,EIT)技术设计了一种双侧阵列电极的膜污染原位监测装置,并应用于动态膜污染过程监测。通过模拟和实验比较了单侧和双侧电极阵列的成像效果。结果表明:电极双侧阵列方式依靠离子流动和外界电流产生额外电势差,监测更灵敏,重建图像与真实图像之间的相关系数0.89,能够更准确获得污染物信息。以高岭土、海藻酸钠(SA)和湖水为污染物,探究了不同污染物在超滤膜面的污染过程,得到了通量和膜污染成像图。结果表明,高岭土污染先集中于进水口附近,之后向中间区域和出水口迁移;湖水絮凝污染物主要分布在出水口附近;SA污染主要集中在进水口附近区域。建立了阻抗变化和污染物厚度之间关系,结果显示随厚度增大,阻抗变化增长速率也增大。