聚氯乙烯(PVC)/聚苯砜(PPSU)共混膜的研制

采用相转化法制备了PVC/PPSU共混膜,研究PVC/PPSU共混体系的相容性,共混比和聚合物含量对共混膜性能的影响,最佳共混膜与PVC膜及PPSU膜的水通量、抗拉强度的比较。研究结果表明:共混体系为部分相容体系,共混膜较PVC膜及PPSU膜在水通量、抗拉强度及污水过滤性能方面有较大程度提高,在共混比为5/5及聚合物含量为16%~22%时共混膜的综合性能较好。     

聚砜-聚酰胺正渗透复合膜的制备及性能优化

采用相转化的方法制备聚砜支撑层,在其表面进行界面聚合得到聚砜-聚酰胺正渗透复合膜。系统研究了聚砜浓度、溶剂比例、支撑层厚度对膜性能的影响,并且优化了测试条件(如:膜面流速、错流方向、原料液温度以及驱动液浓度)。结果表明,在聚砜含量为w=12%、NMP与DMF质量比为3∶1、刮膜厚度为150μm、膜面流速为2.47 cm/s、反向错流方式下,聚砜-聚酰胺正渗透膜性能为:FO模式下,水通量为12.69 L/(m~2·h),反向盐通量为5.55 g/(m~2·h);PRO模式下,水通量为21.48 L/(m~2·h),反向盐通量为9.18 g/(m~2·h)。此外,原料液温度升高和驱动液浓度增加有利于提高膜的性能。正渗透复合膜的形貌和表面粗糙度通过SEM和AFM进行表征。     

SPSF共混Tröger’s base超滤膜制备及抗污染性能

以Tröger base （TB）和磺化度为20%的磺化聚砜（SPSF）为共混材料,N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）为溶剂,乙二醇单甲醚（EGM）为致孔剂,去离子水为凝固浴,采用非溶剂致相分离法（NIPS）制备了一种新型的SPSF/TB共混超滤膜,考察了共混比对膜结构、水接触角、孔隙率、水通量、BSA截留率和抗污染性能的影响.结果表明,共混之后原有的中性胺及磺酸反应生成了相应的铵盐及磺酸根,表面接触角得以降低,亲水性增强,水通量增加,显著改善了膜的抗污染能力;此外,SPSF/TB膜结构上变成了梯度海绵孔结构,特别是较大共混比时因有机高分子盐的形成,聚合物交联呈现了独特的网状结构.与纯TB膜相比,SPSF/TB^3~15膜水通量JWC达到274.92~343.21L/（m²·h）（操作压力为0.1MPa）,通量恢复率值（FRR）达到61.11%~67.45%,分别提升了42.88%~78.37%和67.4%~84.8%.在最优条件下,SPSF/TB⁵对废水中的乳化油截留率可达到98.52%以上,循环3次后水通量和FRR分别趋于199.1L/（m²·h）和61.6%.     

超滤处理含聚污水过程中通量衰减机理的研究

研究了超滤处理含聚合物污水过程中操作压力、膜面流速、聚合物浓度、料液流变性、阻力等影响因素对膜通量的影响,并进行理论分析,揭示了通量衰减机理.研究结果表明,通量衰减的机理是聚合物的浓差极化和凝胶层的形成,其次是原油和无机物对膜孔的堵塞.     

单一纳米颗粒及其协同改性聚偏氟乙烯膜的性能

为了提升PVDF膜的分离性能和抗污染能力,制备了纳米Al_2O_3和SiO_2颗粒各自、协同改性PVDF膜,考察PVDF膜渗透性能的变化。结果表明,Al_2O_3显著降低PVDF膜通量衰减系数和膜抗污染能力,且添加量为0.4%时改性效果最佳。SiO_2显著提高PVDF膜的亲水性和水通量,抗污染能力明显增强,且添加量为0.6%～0.8%时改性效果最好。纳米Al_2O_3和SiO_2质量比为1∶2时,协同改性PVDF膜展现出更优良的性能。PVDF/Al_2O_3/SiO_2膜的水通量、截留率和衰减系数均随着纳米Al_2O_3和SiO_2的添加总量先增加后减少,在0.8%处达到峰值,改性效果较单一纳米材料更佳。     

聚醚砜超滤膜的制备及其工艺条件研究

以聚醚砜（PES）为膜材料,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂,用相转化法制备了超滤膜。利用正交试验法,研究了制膜参数PES浓度、PVP浓度、凝固浴温度、凝固时间对膜性能的影响显著程度,其中PES浓度、PVP浓度、凝固浴温度对膜通量和截流率都有显著影响;并进一步探讨了这三个显著因素对膜性能的影响规律,得出制备截留分子量为67000的超滤膜的最佳条件为：PES浓度16％-22％,PVP浓度10％～12％,凝固浴温度308K-313K,凝固时间1200s～1800s。     

低阻陶瓷膜组件回收烟气水热试验研究

采用陶瓷膜组件进行了烟气水分及余热的回收实验,研究了膜间距(20、25、34 mm)、冷却水温度(15～35℃)、冷却水流量(50～170 L/h)和陶瓷膜平均孔径(50、100 nm)对膜组件水热回收性能的影响。结果表明:膜组件间距的减小、冷却水流量的提高和冷却水温度的降低均能有效提高陶瓷膜对烟气的水热回收性能;减小陶瓷膜的孔径能有效提高陶瓷膜的水通量和水回收效率,但对热通量的影响较小;在实验工况下,陶瓷膜的水、热通量以及水回收效率的最高值分别为29 kg·m-2·h-1、65 MJ·m-2·h-1和46%;与平直翅片换热器和螺旋板换热器相比,陶瓷膜组件的阻力因子较小,烟气在膜组件的阻力因子仅为0.005 9。     

中空纤维超滤膜处理聚合物驱采油污水中膜污染特性分析

聚合物驱采油污水中大量聚合物的存在影响了污水的性质,它对超滤膜的污染机理与一般采油污水不同。研究了超滤过滤模拟含聚合物污水过程中,聚合物浓度对膜通量的影响,通过对过滤实际原水污染膜纤维进行化学清洗以及污染膜表面和断面扫描电镜分析,优选化学清洗方案。在此基础上,采用优选的化学清洗方案对工程应用中的膜组件进行清洗。结果表明:随着聚合物浓度升高,膜通量衰减逐渐加剧;NaOH和十二烷基苯磺酸钠组合对聚合物污染清洗效果最佳,可恢复初始通量的75%;分析清洗后膜表面的扫描电镜图表明,原水中物质会在膜面累积形成稳定凝胶层并对膜造成不可逆污染。     

PVC/PU共混超滤膜性能研究

PVC膜对糖类化合物有较强的排斥力,但其亲水性差,而聚氨酯有较强的亲水性,本课题研究聚氯乙烯(PVC)与聚氨酯(PU)的共混膜,探讨相转化法制备PVC/PU共混超滤膜的性能。实验结果表明:当聚合物质量分数为16%,m(PVC)/m(PU)以8/2(质量分数)共混时,可制的水通量、截留率较好的多孔膜。     

GO-CNT三维复合膜截留HA与抗污染性能

为提高氧化石墨烯(GO)膜的水通量和对腐殖酸(HA)的抗污染性能,在GO中掺杂碳纳米管(CNT)制备出GO-CNT三维复合膜.结果显示,复合膜表面较GO膜粗糙,CNT均匀分散在GO片层中,构成三维网状结构.负载量为30μg/cm~2的GO-20%CNT膜对HA截留效果达90%以上,水通量相比GO膜提高了2倍.酸性条件下,HA分子发生团聚增大、负电性减弱,GO-CNT复合膜对HA的截留率提高、通量较低.增加溶液中离子强度会压缩膜表面双电层导致Donnan效应减弱,GO-CNT复合膜对HA截留率从90.2%降至31.9%.GO-CNT三维复合膜过滤HA 1h后通量下降了10.95%,水洗1h后,膜通量恢复率达99.68%,较GO膜提高了6.18%,具有优良的抗污染特性.     

PVDF复合膜在循环冷却排污水回用处理中的应用

采用自制PVDF亲水/疏水性复合膜,对循环冷却排污水回用处理进行真空膜蒸馏实验。结果表明:膜通量随原水温度和冷侧真空度提高而明显上升,在原水温度70℃、冷侧真空度0.09 MPa、料液流速4 cm/s条件下,膜通量达到19.65 L/(m2.h);原水温度、冷侧真空度对产水电导率影响较小,系统的产水电导率稳定在5μS/cm左右,除盐率保持在99.8%以上;随着浓缩倍数的增加,膜通量逐渐降低,产水电导率有所上升;采用药剂软化预处理,有利于提高膜通量和高浓缩倍数下的稳定运行;自制PVDF复合膜表面疏水性(接触角130°)强,膜通量大,产水水质优良、机械强度(爆破强度0.54 MPa,抗拉强度26.8 MPa)大,用于循环冷却排污水回用处理中实用性较强。     

两亲性共聚物共混PVDF超滤膜的界面性质与抗蛋白质污染的研究

考察了两亲性共聚物聚氧乙烯/聚氧丙烯/聚氧乙烯[PEO-PPO-PEO(F127)]共混聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液,在水相凝胶浴中的相转化动力学过程.结合衰减全反射傅立叶转变红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等表征手段,分析了F127含量在PVDF膜表面的PEO富集率、膜微观形貌及结构参数的影响规律.以静态吸附量、过滤比通量衰减及膜污染阻力模型,评价了F127/PVDF共混膜对牛血清蛋白(BSA)的抗污染性能.结果表明随着F127添加量增大,相转化延迟分相行为增强,膜表面及内部孔径和孔隙率升高,表面粗糙度增大,膜面PEO富集率的增幅在F127含量达15%后趋于稳定.F127含量在15%~25%之间的共混膜有较高的渗透通量和BSA截留率,静态吸附量低,比通量衰减速度慢,不可逆污染指数低,堵孔阻力及滤饼层阻力分布系数小,表现了良好的抗污染性能.     

反渗透用于APT离子交换废水的处理与回用

试验分别研究了反渗透膜Duraslick RO2540和RE2540-TE对APT冶炼离子交换废水的处理效果。研究结果表明,在最佳压力条件下,Duraslick RO2540膜对Cl-的截留率为91.4%,产水率为16.9%;RE2540-TE膜对Cl-的截留率为93.4%,产水率为17.2%。在压力为1.7MPa,温度为25℃时,浓缩实验结果表明,产水中Cl-浓度和膜的截留率随着时间变化而逐渐增加,但膜通量逐渐减小,且RE2540-TE膜通量下降幅度较大。清洗后,RE2540-TE膜通量损失达到6%,而Duraslick RO2540膜通量恢复幅度为98%。     

原位植入TiO2纳米颗粒改性聚砜超滤膜及其抗生物污染性能研究

选用TiO_2纳米颗粒通过原位植入法对聚砜超滤膜表面进行改性,通过调节p H及沉淀浴中TiO_2浓度制备出不同TiO_2覆盖率的改性聚砜超滤膜,并分别用扫描电子显微镜、接触角测定仪、激光共聚焦显微镜等对改性膜性能进行评价.结果表明,p H为4时TiO_2分散良好并植入到聚砜膜表面,改变沉淀浴的浓度可以有效控制TiO_2在聚砜膜表面的覆盖率.聚砜膜的亲水性随TiO_2覆盖率的提高而不断增强.在纯水通量下降不明显的情况下,TiO_2改性超滤膜的抗生物污染性能均优于未改性膜,随着覆盖率的提高,抗生物污染性能呈现先增强后减弱的趋势,在覆盖率介于22.4%~27.7%之间时改性膜具有最优的抗生物污染性能,可使微生物粘附减少93%,黑暗培养24 h的生物膜厚度减少70%以上.     

太阳能层叠式膜蒸馏组件实验研究

本文设计了一种适用于太阳能膜蒸馏技术的新型层叠式空气隙膜蒸馏组件,该组件结构紧凑,可由冷、热、冷等N层容腔并联运行,膜组件中的分水盘使热溶液调整为沿着膜面切向方向的旋转入流,削弱了膜面附近的温度和浓度极化,提高了膜通量。以自来水为热工质,实验研究了不同膜材料温度和流量对膜通量的影响,工质温度70℃,流量300L/h时其产水通量可达50 kg/m~2.h。如运行10个热容腔,每10 h产水为142 kg,可以解决一家人的正常用水。以太阳能作为组件的加热热源,分析了3 m~2集热系统在自然循环状态下,集热器出口温度、水箱温度和太阳辐射对膜通量的影响,为应用太阳能膜蒸馏解决西部地区苦咸水淡化奠定了实验基础。     

预处理混凝剂对高盐矿井水膜浓缩的影响

模拟混凝预处理后的高盐矿井水及多级反渗透浓水,进行高盐矿井水多级反渗透的膜分离性能试验,采用单因素试验分别研究了矿井水混凝沉淀预处理后可能过量的PAC、PAM对膜通量及脱盐率的影响。结果表明,进水中30 mg/L PAC、0.3 mg/L PAM对一级膜浓缩无显著影响;二级膜浓缩时18 h后150 mg/L PAC与1.5 mg/L PAM作用下膜通量分别下降至新膜通量的70%和46%;三级膜浓缩18 h后750 mg/L PAC和7.5mg/L PAM作用下膜通量分别下降至新膜通量的61%和35%。三级膜浓缩中PAC和PAM膜污染经NaOH清洗后可使膜通量恢复92%和77%。随着过滤时间的增加,脱盐率呈现上升趋势,且PAM对脱盐率的影响大于PAC。     

亲水聚合物改性微滤膜在膜生物反应器中的膜污染研究

采用经过聚合多巴胺和氨基聚乙二醇(mPEG-NH_2)表面改性的PVDF微滤膜,通过浸没在膜生物反应器(MBR)中验证改性微滤膜的抗污染性能.同时,采用多种分析手段对改性膜进行表征,包括膜表面微观形貌、润湿性、粗糙度和表面官能团等.实验同时考察了改性膜在MBR中运行的水通量衰减、污染膜的阻力分布,以及对膜面污染物的胞外多聚物组分的影响.结果发现,所采用的膜改性方法明显改善了膜表面的亲水性.短期过滤实验结果表明,多巴胺涂覆膜的稳定通量比原膜高47%,PEG改性膜则在水通量方面有进一步提高;在长期恒通量过滤阶段,多巴胺涂覆膜和PEG接枝膜的比膜通量分别比原膜高37%和88%.实验还发现,改性膜表面滤饼层中蛋白质和多糖含量均低于原膜.     

无机添加剂对PVDF/PMMA/TPU中空纤维共混膜结构与性能的影响

采用相转化法制备纳米氧化物PVDF/PMMA/TPU共混中空纤维膜。测定共混膜的纯水接触角和黏度、并经扫描电子显微镜、共混膜的超滤实验和拉伸实验分别对不同添加剂膜的亲水性能、微观结构、超滤性能和机械性能进行了分析。结果表明,纳米氧化物的加入使膜的性能有明显的改善,其中无氧化物、添加SiO2、TiO2、Al2O3的PVDF/PMMA/TPU复合膜对牛血清白蛋白的截留率分别为28.7%、65.8%7、1.4%和79.6%,同时添加无机氧化物的膜水通量也较未添加无机氧化物的膜有所提高;而且无机氧化物的加入还能改善膜的亲水性能和机械性能。     

矿井水典型水化学组分纳滤模拟试验研究

为揭示纳滤对高矿化度矿井水的处理机制,选取NaCl、MgCl2、Na2SO4、MgSO4作为矿井水典型化学组分,通过模拟试验研究了溶液浓度和操作压力对分离性能的影响。结果表明:纳滤膜通量主要取决于膜两侧的操作压力差和溶质的渗透压差,分别呈现正相关和负相关关系;质量浓度为1 000 mg/L时,氯化物最低膜通量和硫酸盐最高膜通量分别为16.5 L/h和15 L/h;质量浓度为2 500 mg/L时,氯化物最低膜通量和硫酸盐最高膜通量分别为13 L/h和12 L/h;截留率受Donnan效应与筛分作用的共同影响,影响程度分别取决于离子荷电量和离子水合半径;在操作压力为0.1～0.4 MPa的条件下增大操作压力提高溶液浓度,NaCl截留率由38.9%逐步降低到19.5%,MgCl_2截留率由34.0%逐步上升到62.4%,硫酸盐在96.2%～98.0%之间波动;在操作压力为0.1～0.4 MPa的条件下增大操作压力,NaCl和MgCl_2截留率均呈现先升高再降低的趋势,最大值分别为33.9%和51.5%(0.3 MPa时),最小值分别为27.6%和41.9%(0.1 MPa时),硫酸盐截留率在96.2%～99.0%之间波动。     

剩余污泥胞外聚合物回收:藻酸钠正渗透分离的影响因素

剩余污泥中胞外聚合物（EPS）具有巨大的回收价值。然而,回收的EPS溶液含水率接近100%,其浓缩脱水是亟待解决的关键问题。正渗透（FO）膜分离具有膜污染小、浓缩率高、耐高浓度等特点,已成为新兴的节能脱水技术。提出了一种新型的死端FO浓缩方式,调查了模拟EPS（藻酸钠）的正渗透脱水行为。结果显示:FO膜活性层朝向料液侧时水通量下降速率小;类似于外加压力驱动,扫流模式可以减轻FO膜污染,提高水通量;为防止FO膜的拉伸变形,隔板需进行合理设计（如适宜的开孔率）,以缓解水通量的下降;不同于外加压力驱动,尽管Ca2+也可减轻膜污染,但效果有限。