电催化膜技术工艺处理含酚废水的研究进展

苯酚、双酚A、4-硝基苯酚等酚类化合物是石化和化工废水中常见的高毒性难降解有机污染物.吸附、化学氧化、生化降解等传统技术方法很难将它们高效完全去除.“双碳”背景下,研发高效的难降解污染物治理新方法有助于推进环境污染治理和实现绿色可持续发展目标.电催化膜技术是将膜过滤与电化学高级氧化相结合的新技术工艺,具有高效、无二次污染等诸多优点,逐渐成为本领域的一个重要发展方向.本文首先简要概述含酚废水的来源、危害及传统处理方法,然后从电催化膜作用机理、膜电极材料、电催化膜工艺处理酚类污染物的主要影响因素、电催化膜与相关技术结合处理含酚废水等方面系统介绍和总结近年来的研究进展,分析了电催化膜工艺的优势和存在的问题,并对其发展趋势和应用前景进行了展望,以期为后续研究和应用技术开发提供参考、启发和借鉴.

放射性废水处理中聚酰胺复合膜辐射效应研究进展

聚酰胺复合膜可被用于反渗透、正渗透、纳滤等水处理工艺,近年来在放射性废水处理中越来越受青睐。辐射是放射性废水区别于常规废水的显著特征,对有机分离膜稳定性提出了很大挑战。本文在分析放射性废水辐射源项的基础上,介绍了辐射对聚酰胺复合膜表面颜色、分离性能、微观结构、表面功能基团与氢键、亲水性、元素组成、力学性能等方面的影响,探讨了辐射诱导膜材料再交联和降解的反应机理,分析了聚酰胺复合膜处理放射性废水的可行性。最后,提出了聚酰胺复合膜辐射效应研究需要关注的几个问题。本文研究的聚酰胺复合膜辐射效应结论对于分析辐射对复合膜结构和性能的影响、探索有机分离膜的辐射损伤机理、开展耐辐射有机分离膜设计具有重要的参考价值。

膜分离技术在中药现代化中的应用:进展、难点及发展方向

综述了膜技术在中药现代化进程中包括有效成分的提取和浓缩、中药制剂的制备等方面的应用,探讨了膜技术在中药制药中面临的挑战,基于膜污染与使用寿命、规模化应用等提出了解决思路。针对目前膜技术在中药现代化中的应用多数仍处于实验探索研究阶段这一现状,从膜材料创新等角度结合可持续发展、绿色制药等理念对未来的发展方向作了展望。

纳滤膜去除饮用水中微量有机物的研究进展

对近年来国内外采用纳滤膜脱除饮用水中微量有害有机物的应用研究做了初步的归纳与综述,将饮用水中的有害有机物按其在水体中的常见性和重要性划分为消毒复产物(DBPs)和前驱物(FP)、环境内分泌干扰物(EDCs)、持久性有机物(POPs)、医药与个人护理品(PCPPs)、生物可同化有机物(AOC)、微囊藻毒素(MC)等6类,并对这几类有机物的纳滤膜脱除效果与机理进行较为深入的分析与讨论,认为纳滤膜能脱除饮用水中大部分微量有害有机物,对于提高饮用水水质和安全饮水起到保证作用。

潮汐咸水的纳滤膜集成处理系统

本文以钱塘江潮汐咸水为研究对象,将纳滤膜集成技术用于潮汐咸水制备饮用水。通过对纳滤膜选择与性能评价、中试集成工艺优化,以及500 m3/d的纳滤集成示范系统的运行试验,结果表明:对于潮汐咸水水源,应用纳滤膜集成系统可有效脱除盐分,降低水体中的有机污染物含量,对促进潮汐地区的饮水安全具有保障作用。

基于聚砜的两亲性聚合物对聚醚砜膜的亲水化和抗污染性改性研究

在聚砜(PSf)主链上固定引发点氯甲基后,通过原子转移自由基(ATRP)的方法,将大分子水溶性单体甲基丙烯酸聚乙二醇酯(POEM)接枝聚醚砜上得到一种基于聚醚砜的两亲性聚合物聚醚砜接枝聚甲基丙烯酸聚乙二醇(PSf-g-POEM)。文中以合成的聚醚砜两亲性聚合物为添加剂待对聚醚砜(PES)膜进行共混改性。对改性后的聚醚砜共混膜进行了差示扫描量热分析(DSC)以评估两者的相容性能,测定其接触角和表面化学组成以评价改性前后亲水性变化。此外,论文还对膜的动态抗污染性以及各种过滤阻力也进行了定量测试。

淡水室填充阳离子交换树脂的EDI膜堆对镍离子溶液分离性能的研究

采用淡水室填充阳离子交换树脂的电去离子(EDI)膜堆来处理低浓度含镍废水,考察了该EDI膜堆用于低浓度重金属废水处理的可行性,并探讨了膜堆电压和料液流量对EDI分离重金属离子性能的影响。结果表明,对于Ni2+浓度为50 mg/L,pH为4.5的料液工况,操作电压为25 V,料液处理量为20 L/h时,可保证淡水产水Ni2+浓度在2 mg/L以下,且浓缩水Ni2+浓度大于900 mg/L,电流效率达到24.2%。

丙烯酸酯类两亲性共聚物超滤膜的制备及性能

为探索环保型高性能水处理超滤膜材料,设计、合成了仅含碳、氢、氧元素的丙烯酸酯类两亲性共聚物-聚(甲基丙烯酸甲酯-co-丙烯酸丁酯-co-甲基丙烯酸)[P(MMA-co-BA-co-MAA),简写为PMBM],研究了PMBM超滤膜的制备、结构和性能.研究发现,通过非溶剂诱导相转化法(NIPS)制备的PMBM超滤膜具有良好的亲水性和抗污染性,不同羧基含量的PMBM膜在不同pH下的性能差别较大.其中MAA质量分数为11%的PMBM-11膜在中性条件下纯水通量为1310 L/(m^(2)·h·MPa),对BSA的截留率为98%,BSA污染后的通量恢复率(FRR)达到79%.

新型反渗透膜的研究进展

反渗透膜的发展推动了水处理技术的进步,自从聚酰胺膜诞生,反渗透膜的发展处于瓶颈阶段,而寻求新型膜材料的研究也在进行中.文章从无机膜、杂化膜及新型有机膜三个方向叙述了近年来反渗透膜的研究状况,归纳了各种类型反渗透膜的分离性能,应用前景及存在问题,为反渗透膜的发展提供了参考依据.

超临界CO_2中两亲共聚物的合成及其对PVDF膜亲水化改性

以超临界CO2流体为反应介质,通过固相接枝反应合成了具有PEG侧链的聚(苯乙烯-马来酸酐)(SMA)功能化梳状两亲共聚物(SMA-g-MPEG),用1 H NMR和FT-IR表征了SMA-g-MPEG的结构和组成。并以SMA-g-MPEG为亲水改性材料通过非溶剂诱导相分离法制备PVDF共混复合膜。表面元素分析结果表明SMA-g-MPEG共聚物中的PEG侧链在膜表面形成富集;纯水接触角测定和BSA吸附试验表明膜的亲水性和抗蛋白质污染性能得到明显的提高。

钱塘江水中有机污染物的检测与纳滤脱除研究

以钱塘江为水源的杭州市大部分自来水厂,不同程度受到成潮上溯与有机污染物的影响,存在严重的饮水安全隐患问题.在2009～2011年间,定期对受潮汐影响的钱塘江水体进行取水采样,对水源中的有机污染物监测分析.结果表明,钱塘江水源中含有超过国标的有机污染物,下游潮汐上溯会增加水体中有机污染物的含量,而传统自来水工艺脱除微量有机污染物效果不甚理想.为此,本文开展纳滤法处理脱除钱塘江原水中微量有机物的研究,该过程对UV254、TOC、CODMn的平均去除率分别达到77.83％、62.71％、67.81％,可促进饮用水安全保障.

双膜法海水淡化系统调试运行与模拟分析

超滤-反渗透双膜法是一种新兴的海水淡化组合工艺。为进一步优化工艺并为其放大提供依据,设计并开发出一套基于这一工艺的百吨级试验系统,通过对系统调试运行,获得了大量试验数据。运行结果表明,系统的脱盐效果良好且稳定,压力可以影响流量而对截留率没有明显影响。采用设计软件模拟了系统调试运行过程,模拟计算结果与调试运行数据基本相符,说明设计软件用于海水淡化系统的放大设计具有实践基础。

原位聚合凝胶填充法荷正电PVC中空纤维纳滤膜的制备及其纳滤性能的研究

以PVC中空纤维超滤膜为支撑层,DMC为荷正电单体,PEGDA为交联单体,通过原位聚合的方法在PVC中空纤维超滤膜的内外表面和膜的孔道内引入和填充的荷正电凝胶共聚物,制备得到了荷正电PVC中空纤维复合纳滤膜。考察了原位聚合反应溶液中单体的浓度对凝胶填充量的影响,进而研究了凝胶填充量对膜的机械性能,渗透性能和截留性质的影响。结果表明,通过对聚合单体浓度的调节可以有效地控制凝胶的填充量。随着凝胶填充量的增加,复合纳滤膜的韧性,膜表面亲水性以及膜对小分子染料刚果红与维多利亚蓝B的截留率都有所上升,而膜的通量有所减小。在聚合溶液单体浓度为5%的条件下制备得到的复合纳滤膜,在0.3 MPa下,其对0.05 g/L的刚果红溶液和0.025 g/L的维多利亚蓝B溶液的通量分别为17 L/(m2·h)和21 L/(m2·h),截留率分别为88.9%和99.7%,且分离性能保持稳定。

荷正电聚氯乙烯/聚乙烯亚胺复合超滤膜制备及性能研究

为改善聚氯乙烯(PVC)膜材料对荷电粒子的截留性能,提出荷正电聚氯乙烯/聚乙烯亚胺(PEI)复合超滤膜制备和研究。利用PVC超滤膜截留特性使PEI在膜表面沉积后热交联的方法制备出PVC/PEI复合超滤膜。研究发现,所制备的膜材料等电点在p H>9.0,表现出典型的荷正电特征。基于孔径筛分和电荷排斥的协同作用,在0.3 MPa测试压力下,该膜对粒径较大的阴离子型染料刚果红和粒径较小的阳离子型染料维多利亚蓝B截留率最高均可达到99%以上。进一步通过利用戊二醛二次交联进一步固定PEI并缩小孔径之后,该膜在对质量浓度1 000 mg/L Ca Cl2的截留率上升至37%,同时通量稳定在30 L/(m2·h)左右。通过调节沉积液浓度及热处理条件,可以对膜的通量和截留进行调控。

高分子超/微滤膜的亲水化改性：从PEG化到离子化

众多高分子超/微滤(UF/MF)膜材料存在疏水性强、抗污染能力低下、生物相容性不佳的缺点,限制了UF/MF膜的推广应用,膜材料的亲水化改性被认为是解决这一难题的有效方法,也是近年来膜材料领域的研究热点之一。高分子UF/MF膜的亲水化改性方法可分为物理改性和化学改性两大类,在这些方法中,膜表面的聚乙二醇(PEG)化和离子化占据了重要地位,近年来,UF/MF膜的亲水化改性研究重点呈现出从PEG化向离子化转移的趋势。首先对UF/MF膜材料的各种改性方法进行了简要的综述,然后重点阐述了UF/MF膜亲水化改性中的PEG化和离子化研究进展。

芳香族聚酰胺膜材料研究进展

芳香族聚酰胺是指重复单元含有酰胺键(-CO-NH-)和苯环的杂链聚合物,因其机械强度高、化学稳定性好、耐高温以及成膜性好等突出性能,在膜科学研究及工业生产过程中得到广泛的应用.本文综述了国内外近年来芳香族聚酰胺膜在水处理、气体分离、渗透汽化、电池隔膜等领域的研究进展.针对每种功能化研究,分析了芳香族聚酰胺的优势和所存在的问题,并对相应的改性研究进行了总结,展望了芳香族聚酰胺膜材料未来的发展方向.

多巴胺的自聚-附着行为与膜表面功能化

多巴胺(dopamine)是一种生物神经递质,在水溶液条件下,它能在溶解氧的作用下发生氧化-交联反应,形成强力附着于固体材料表面的聚多巴胺复合薄层.基于多巴胺的这一特性,近年来膜技术研究者们通过多巴胺在固体基膜上的自聚-复合,对膜进行表面改性,并以具有反应活性的聚多巴胺复合层为平台,对膜进行进一步的表面修饰,实现膜的功能化.文章论述了多巴胺在膜表面修饰与功能化方面的研究进展,应用领域包括超/微滤膜、生物医用膜以及渗透汽化膜等.

荷正电聚氯乙烯/聚乙烯亚胺共混交联超滤膜制备及其染料/盐分离性能

为探索分离染料/盐混合物体系的新型膜材料和技术,提出荷正电、交联型聚氯乙烯(PVC)/聚乙烯亚胺(PEI)超滤膜研究。通过在低温下共混制备制膜液抑制交联、热处理铺展液膜促进交联、非溶剂诱导相转化固化成多孔膜三个步骤制备出PVC/PEI超滤膜。研究了膜的交联、荷电性、力学性能、微观结构以及对染料/盐的分离性能。研究发现,所制备的膜韧性大幅度提高,等电点在pH>9.0,截留孔径在30 nm左右,表现出典型的荷正电超滤膜特征。在0.15 MPa压力测试条件,膜对水溶液中NaCl、CaCl_2、Na2SO_4等无机盐的截留率在5%以下,对多分散型阳离子染料维多利亚蓝B、阴离子染料酸性铬蓝K的截留率分别为96%和55%,通量达到110 L×(m2×h)-1,充分发挥了孔径筛分及静电排斥两种分离机制,在阳离子染料/盐混合物分中具有高通量、高效率特性。

纳滤膜系统优化设计模式探讨

纳滤膜技术在水处理领域中的规模化应用正在受到广泛关注.而纳滤膜的筛选与膜系统的优化设计是应用过程中首要解决的关键问题之一.由于纳滤膜种类繁多、对溶质截留范围宽、分离机理复杂等多变因素决定了纳滤膜系统应该采用多元化的设计模式,而不是简单模拟反渗透膜系统.选择NF270芳香族聚酰胺材料纳滤膜为例,论述了不同类型的无机盐溶液在不同压力、流量、盐度、温度、pH值等条件下,浓差极化因子对商品化纳滤膜性能的影响;并与反渗透膜性能变化规律和系统设计进行对比,给出了此类纳滤膜在一定盐度进水条件下的合理化设计建议:1)设计压力与进水盐度无关;2)系统回收率与流程长度无关;3)盐的截留率只取决于系统收率.试图为纳滤膜选择及纳滤膜系统设计新模式提供理论依据,并为提出完整的纳滤膜系统设计新模式做出初步的探索.

表面原位聚合法荷正电纳滤分离层的构建及分离性能的研究

以聚氯乙烯(PVC)中空纤维超滤膜为支撑层,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为荷正电单体,聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)为交联单体,通过表面原位聚合的方法,制备得到了荷正电PVC中空纤维复合纳滤膜。考察了DMC与PEGDA比例对复合纳滤膜渗透和截留性质的影响。结果表明,调控两种单体的比例可以有效地调节膜的渗透分离性能。随着DMC含量的增加,膜表面亲水性与通量增加,对小分子染料结晶紫的截留率下降,对维多利亚蓝B的截留率则始终保持在99%以上,而对氯化钠等无机盐类始终没有截留能力。当DMC与PEGDA比例为9:1时,复合纳滤膜在0.3 MPa下,纯水通量为78.6 L?m-2?h-1,对维多利亚蓝B的截留率高达99.9%,对结晶紫的截留率仅为1.9%,对氯化钠的截留率为零,表明该膜可以用于小分子有机染料的高效分离以及盐溶液中小分子有机染料的脱除。