QCM-D与AFM联用解析EfOM在SiO2改性PVDF超滤膜表面的吸附机制

为了进一步从微观角度上研究不同过滤阶段出水有机物(Ef OM)在纳米Si O2改性超滤膜表面的具体吸附机制,通过调节Si O2添加比例从而获得不同改性程度的实际膜.借用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)与原子力显微镜(AFM)联用技术分别测定Ef OM在膜表面的吸附情况和Ef OM与膜之间的相互作用力.QCM-D实验结果与分析表明,膜表面的亲水性越好,膜表面Ef OM吸附量就越少,以及Ef OM在膜表面的吸附速率明显减缓.实验结果还发现,Ef OM的吸附经历了两个阶段:在初始阶段(15 min内),有机物快速吸附到膜表面并堆积;当Ef OM的吸附频率达到平衡时,耗散却处于非平衡状态,该现象说明虽然Ef OM在膜表面的吸附量达到稳定,但其吸附层的构象却仍在发生变化.AFM测定结果证明,随着亲水性的不断改善,Ef OM-膜、Ef OM-Ef OM之间的作用力均有所减小,该结果揭露了膜面Ef OM吸附量减少吸附速率下降的本质原因.QCM-D与AFM的联用有效地解释了膜改性对Ef OM吸附机制的影响.     

聚离子液体修饰荷电超滤复合膜的构建及其抗污染性分析

以氯化-1-烯丙基-3-乙烯基咪唑离子液体为反应单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过自由基聚合先合成聚离子液体预聚物,并将其与聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙二醇(PEG)进一步共混反应,以制备聚离子液体/PVDF共混铸膜液.然后将该铸膜液在聚丙烯(PP)微孔膜表面进行涂覆成膜,以制备具有互穿网络结构的聚离子液体/PVDF荷电复合膜.采用红外光谱、扫描电镜、Zeta电位计等对复合膜表面的化学结构、形貌及荷电性能等进行分析,并采用水通量测定仪对复合膜的纯水通量及蛋白质和染料的分离性能等进行了研究.结果表明,该复合膜表面具有较好的荷电性能,且随聚离子液体的加入可以有效提高膜的亲水性和抗污染性,复合膜M2的纯水通量可达到101.7 L·m-2·h-1,该膜对溶菌酶和染料罗丹明6G的截留率分别为88.0%和94.1%,该分离膜经清水反冲洗后通量恢复率分别达到72.5%和91.8%.     

Preparation and characterization of Pd/Fe bimetallic nanoparticles immobilized on Al2O3/PVDF membrane: Parameter optimization and dechlorination of dichloroacetic acid

Using a liquid–solid phase inversion method, a hybrid matrix poly(vinylidene fluoride)(PVDF) membrane was prepared with alumina(Al2O3) nanoparticle addition. Pd/Fe nanoparticles(NPs) were successfully immobilized on the Al2O3/PVDF membrane, which was characterized by Scanning Electron Microscopy(SEM) and Transmission Electron Microscopy(TEM). The micrographs showed that the Pd/Fe NPs were dispersed homogeneously. Several important experimental parameters were optimized, including the mechanical properties, contact angle and surface area of Al2O3/PVDF composite membranes with different Al2O3 contents. At the same time, the ferrous ion concentration and the effect of hydrophilization were studied. The results showed that the modified Al2O3/PVDF membrane functioned well as a support. The Al2O3/PVDF membrane with immobilized Pd/Fe NPs exhibited high efficiency in terms of dichloroacetic acid(DCAA) dechlorination. Additionally, a reaction pathway for DCAA dechlorination by Pd/Fe NPs immobilized on the Al2O3/PVDF membrane system was proposed.     

聚偏氟乙烯共混改性膜对Cu2+吸附性能的研究

应用热诱导聚合和相转移技术,制备了具有离子交换性能的聚偏氟乙烯(PVDF)共混改性膜,采用XPS、XRD、SEM和FTIR表征了PVDF改性膜的结构和组成,分析了PVDF共混改性膜对水溶液中Cu²⁺的吸附性能,研究了PVDF共混改性膜对Cu²⁺的吸附热力学和吸附动力学 .结果表明,动力学吸附过程符合准二级动力学方程,等温吸附过程符合Langmuir模型.吸附过程的平均吸附能为8～16　kJ/mol,表明该吸附过程为离子交换反应.热力学参数ΔG⁰<0、ΔH⁰>0、ΔS0>0,证实了吸附过程为自发的吸热过程.PVDF共混改性膜经吸附/脱附4次循环后,对模拟废水中Cu²⁺和城市污水中Cu²⁺的吸附量分别大于0 .025 mg/cm^２和0 .015 mg/cm^２,脱附率超过95%.PVDF共混改性膜具有优良的吸附/脱附性能、良好的稳定性和潜在的应用前景.     

纳米SiO2改性聚偏氟乙烯离子交换膜对单组分电解质溶液的脱盐性能研究

对纳米SiO2改性聚偏氟乙烯(SiO2/PVDF)离子交换膜电渗析处理单组分电解质溶液进行了试验研究。结果表明,在不同操作条件下,SiO2/PVDF离子交换膜的极限电流密度和脱盐率均大于未改性聚偏氟乙烯(PVDF)离子交换膜。SiO2/PVDF离子交换膜的极限电流密度随着淡水流量和电解质浓度的增加而增加;随着电流强度的增加,SiO2/PVDF离子交换膜的脱盐率也相应增加;随着淡水流量增加,脱盐率会逐渐降低。为使SiO2/PVDF离子交换膜用于电渗析过程获得良好的脱盐效果和节约能量,NaCl质量浓度为500mg/L时电流密度应控制在1.17mA/cm2。     

膜生物反应器PVDF膜和尼龙膜污染特性

分别采用PVDF膜（第1~219d）和尼龙（Nylon）膜（第220~360d）长期运行膜生物反应器（MBR）,分析MBR系统的脱氮性能和膜污染特性.结果表明,反应器最终在进水NH₄⁺-N和NO₂^--N浓度分别为400~740mg/L和460~790mg/L的条件下稳定运行112d,总氮去除率（TNRE）维持在86%左右,总氮去除负荷（NRR）为0.61~1.08kg N/（m³·d）.经过263d的运行,反应器中混合液悬浮固体浓度（MLSS）从4918mg/L增至7230mg/L,混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）从2585mg/L增加至4455mg/L,比厌氧氨氧化活性（SAA）最高达0.46g N/（d·gVSS）.无论是PVDF膜还是尼龙膜,Anammox-MBR系统在一个膜污染周期结束时,都是泥饼层阻力占主导,但二者的膜污染机制不同.与相同水力停留时间（HRT）下运行的PVDF膜相比,尼龙膜的膜污染发展速度显著减小.结合脱氮性能和膜污染情况,本实验条件下,MBR系统优先采用尼龙膜在HRT=1.5d运行.     

海藻酸及腐殖酸共存对PVDF超滤膜的污染行为

为了揭示有机物对PVDF超滤膜的污染行为,选用典型亲/疏水性有机污染物海藻酸(SA)及腐殖酸(HA),采用原子力显微镜结合自制的PVDF膜材料探针和污染物探针定量测定了PVDF-污染物及污染物-污染物间的作用力,并进行PVDF膜污染试验和污染物去除效果分析.结果表明:亲水性SA-PVDF及SA-SA之间的作用力皆大于疏水性HA-PVDF及HA-HA间的作用力,且SA污染膜的通量衰减速率与衰减幅度明显大于HA污染膜,说明了亲水性有机物是引起PVDF超滤膜污染的优势污染物.HA/SA混合污染物试验表明,膜污染行为与混合污染物中优势污染物的含量密切相关;与单种污染物的膜污染行为相比,混合污染物间不存在明显的协同作用促进膜污染.此外,污染物的去除率与相应微观作用力大小及膜污染速率成正相关关系.     

等离子体改性PVDF中空纤维超滤膜的动电性质研究

为减轻膜污染以丙烯酸和丙烯酰胺为接枝单体,对聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜用低温等离子体方法进行改性。用流动电位法,测定电解质溶液中膜的流动电位并研究电解质溶液的种类、浓度及pH值的影响,对比改性前后的膜流动电位变化情况。结果表明,流动电位绝对值随着电解质浓度的增大而减小,随着电解质溶液中阳离子价态的升高而减小;改性后膜的zeta电位略高于原膜。     

蛋白质对PVDF超滤膜污染行为的界面微观作用力解析

采用原子力显微镜,结合自制微颗粒探针,对膜-污染物及污染物-污染物间微观作用力进行了检测分析,考察了不同p H条件下牛血清蛋白(BSA)在不同界面特性PVDF超滤膜上的膜污染行为.结果表明,在膜过滤初期,通量剧烈衰减主要由BSA和膜之间黏附力作用导致,在膜过滤后期,BSA与BSA之间的黏聚作用则是影响后期膜污染行为的主要因素;PA膜-BSA和PP膜-BSA之间的黏附作用力均大于BSA-BSA之间的黏聚作用力,说明在整个膜过滤过程中,BSA与PVDF超滤膜之间的黏附作用对膜污染起主导作用;相同p H条件下,PA膜-BSA之间的微观作用小于PP膜-BSA之间的相互作用力,说明亲水性较强的PA膜具有较强的抗污染性;而PA膜和PP膜过滤后期BSA-BSA之间黏聚力相差不大,也进一步说明膜过滤过程中膜-污染物之间的微观作用力是影响膜污染行为的主要因素.     

Preparation of high concentration polyaluminum chloride by chemical synthesis-membrane distillation method with self-made hollow fiber membrane

A method of direct contact membrane distillation (DCMD) with a self-made hollow polyvinylidene fluoride membrane was applied to prepare high concentration polyaluminum chloride (PACl) with high Al_b content based on chemical synthesis. The permeate flux and Al species distribution were investigated. The experimental results showed that the permeate flux decreased from 14 to 6 kg/(m²·hr) at the end of the DCMD process, which can be mainly attributed to the formation of NaCl deposits on the membrane surface. The Al_b content decreased slightly, only from 86.3% to 84.4%, when the DCMD experiment finished, correspondingly the Al_c content increased slightly from 7.2% to 8.5%, and the Al_a content remained at 7% during the whole DCMD process. A PACl with Al_b content of 84% at total aluminum concentration 2.2 mol/L was successfully prepared by the chemical synthesis-DCMD method.