海水淡化浓盐水真空膜蒸馏研究

采用PVDF中空纤维膜及PTFE微孔平板膜组件对反渗透海水淡化浓盐水的真空膜蒸馏过程进行了研究.连续运行的结果表明:温度是影响海水淡化浓盐水膜蒸馏过程的关键因素,对膜通量影响较大.在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为24 L/h时,进料侧浓盐水温度为346.35 K时,PVDF中空纤维膜组件的膜蒸馏通量为13.26 kg/(m2·h).而在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为120 L/h,进料侧浓盐水温度为340.15 K时,PTFE平板膜组件的膜蒸馏通量为24.8 kg/(m2·h).研究表明膜蒸馏技术处理海水淡化浓盐水具有广阔的应用前景.     

戊二醛-硫酸混合交联壳聚糖/聚砜复合纳滤膜的结构与性能

以聚砜超滤膜(截留分子量10 000)为基膜,壳聚糖乙酸溶液为铸膜液,使用相转化法制备了戊二醛-硫酸混合交联壳聚糖/聚砜复合纳滤膜,并研究了壳聚糖浓度、戊二醛-硫酸混合交联剂等因素对该膜分离效果的影响.在操作压力1.6 MPa、流量30 L/h、20℃条件下,测得纯水通量为12.84 L/(m2·h),对2 000 mg/L的NaCl、MgCl2、Na2SO4和MgSO4的截留率分别为6.6%,94.5%,34%和80.4%,水通量依次为6.93,11.92,6.95和6.73 L/(m2·h);对分子量不低于280的有机物截留率高于90%;对0.01～0.1 mol/L KCl溶液在0.1～0.7 MPa下测定膜的流动电位为60～6 mV/MPa.电解质离子分离机理取决于膜与电解质离子之间的电荷作用.     

TiO2膜光催化水处理设备的研制和应用

以大流量处理微污染水为目的,采用溶胶-凝胶法在炻器管内壁负载纳米TiO2膜,以150 W低压汞灯为主要光源置于管内组成光催化反应膜管,由多根膜管组成的光催化水处理设备的总膜面积为6.13 m2,总反应容积为105.38 L,低压汞灯总功率为2 100 W.当处理量为0.5 t/h时,某印染废水、制药废水和南京秦淮河水的CODCr值分别由初始的104 mg/L,63mg/L,24 mg/L降低为37 mg/L,19 mg/L,12 mg/L,去除率分别为64.4%,70%,50%.降低处理量可提高CODCr去除率,但能耗增加.南京秦淮河水样含细菌总数4.1×106个/L,大肠菌群数1.7×104个/L,经光催化设备处理后,灭菌率为100%,日光照射10 h无细菌复活.采用1 mol/L的H2SO4溶液浸泡24 h,污染的TiO2膜光催化降解能力可以恢复到初始的95%.     

热致相分离法制备聚合物微孔膜的研究进展

分别从S-L相分离和L-L相分离两方面简述了热致相分离法制备聚合物微孔膜的成膜过程.从聚合物分子量、聚合物浓度、稀释剂与聚合物的相互作用、稀释剂的流动性及结晶、冷却速度及冷却方式、萃取剂的种类及萃取剂的抽提方式、成核剂几方面总结TIPS法制膜的研究进展,并从膜材料、膜结构以及制膜方法三方面阐述热致相分离法制膜的发展趋势.     

两亲聚合物的合成及其在聚偏氟乙烯膜改性中的应用

利用异佛尔酮-二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG)、甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)和乙二醇(EG)合成了一种新型的聚氨酯丙烯酸酯大分子单体,并进一步与甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合,制备了一种既含有相对疏水链段、又含有相对亲水链段的两亲聚合物.最终产物添加到聚偏氟乙烯(PVDF)原材料中通过L-S相转化法制得聚合物分离膜.通过FT-IR表征了大分子单体的结构,GPC测定了两亲聚合物的分子量;通过纯水渗透通量、对牛血清蛋白(BSA)的截留率、接触角测定和耐污染性实验表征了超滤膜的性能.实验表明,两亲聚合物占聚合物质量分数的5%时,膜的纯水渗透通量由23.4 L/(m2·h)提高到78 L/(m2·h),而截留性能基本保持不变.在两亲聚合物质量分数从0～15 %变化范围内,接触角由79°降至62°.膜通量衰减实验表明改性后膜的耐污染性得到提高.     

双极膜电渗析法制备乳酸

利用两室型双极膜电渗析法从乳酸钠溶液中制备乳酸.探讨了电渗析过程中的转化率、电流效率、能耗、回收率等指标.实验结果表明,JCM-1膜比DF120膜更适合于本实验过程;在乳酸钠的转化率为95%的条件下,乳酸的回收率达到90%以上,电流效率在60%左右,电能消耗在2.5～3.5 kW·h/kg之间.膜的耐久性还需提高.     

采用表面凝胶化技术制备超疏水性涂膜

采用表面凝胶化技术制备了超疏水性涂膜.在醇溶性氟化聚合物溶液中,在水量不足的酸性条件下,掺杂聚四氟乙烯(PTFE),得到了杂化复合溶胶.涂敷后,以表面凝胶化技术为手段,在涂层表面形成了微米和纳米相结合的阶层结构膜.TEM和XPS证实了凝胶化只在膜表面发生,SEM和AFM观察到膜表面的形貌与天然荷叶表面极其相似.该方法制备的涂膜对水的接触角高达155°,并具有良好的力学性能,可用于制备超疏水性功能化膜材料.     

碱激发煤制气残渣地质聚合物的制备及性能

煤制天然气残渣（CSNGS）是一种可用于制备地质聚合物的潜在新原料，然而关于用该工业废渣制备地质聚合物的报道却很少。采用机械球磨手段对煤制天然气残渣进行活化改性，分别以氢氧化钠（NaOH）溶液和氢氧化钾（KOH）溶液为激发剂，在不同条件下制备煤制气残渣地质聚合物，并对其强度进行对比。然后，通过X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）以及红外光谱（FT-IR）等微观试验手段对比研究了2种煤制气残渣地质聚合物的微观结构和强度形成机理，并分析了激发剂中不同碱金属阳离子对地质聚合物性能的影响。研究发现，随着热养护温度的升高，2种煤制气残渣中晶体峰强降低，地质聚合物的硅铝比（Si/Al）升高，地质聚合物的强度增加。研究还发现，在适当的热养护条件下，当激发剂浓度在6~9 mol·L^-1时，2种煤制气残渣地质聚合物均可以获得较高的力学强度。由SEM分析可知，较高的热养护温度和适当的激发剂浓度可以生成大量的水化硅铝酸钠凝胶（N-A-S-H）或水化硅铝酸钾凝胶（K-A-S-H），使地质聚合物的微观结构变得更加致密，从而使试件具备良好的力学性能。此外，NaOH溶液对煤制气残渣的碱激发效果要优于KOH溶液，这不仅是因为钠离子与负离子的结合能力强于钾离子，更有效地保证了地质聚合物骨架中的电荷平衡；而且与钾离子相比，钠离子更容易形成具有2个或3个SiO₄四面体桥接单个AlO₄四面体的地聚合物凝胶，这使材料形成了更加致密均匀的微观结构。研究结果表明：地质聚合物最高强度分别为36.1 MPa（NaOH）和27.8 MPa（KOH），因此，以煤制天然气残渣为原料制备地质聚合物具有很高的研究和应用价值。     

水蒸气在高分子膜中的透过行为与气体膜法脱湿

在气体膜分离中,水蒸气的分离过程比其它非凝聚性气体更复杂,因为水分子可以通过氢键和聚合物链节中极性基团发生作用,使聚合物被溶胀、塑化;水分子自身可通过分子间氢键聚集成簇,这些因素导致了水分子在膜中的透过行为不再符合其它气体的透过规律.水蒸气在极性高分子膜中较高的渗透能力会在膜的下游侧产生浓差极化现象,消除浓差极化现象才能使水蒸气透过正常进行.膜材料的选择要权衡亲水性和疏水性,共混和嵌段共聚是解决这一矛盾的有效手段.水蒸气在高分子膜中的较高透过能力使其用于气体膜法脱湿成为可能.现以压缩空气膜法脱湿为例,介绍了影响膜法脱湿效率的主要因素,也介绍了气体膜法脱湿的其它应用领域.     

用正交设计研究PVDF/PVC/PMMA共混中空纤维膜

制备了PVDF(聚偏氟乙烯)/PVC(聚氯乙烯)/PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)三元共混中空纤维膜,讨论了影响膜性能的主要因素.正交实验结果表明:在PVDF/PVC/PMMA体系中,聚合物总浓度是影响膜的水通量的主要因素;PVDF浓度对膜强度影响最大;PMMA对膜的亲水性有较大的贡献.得到优化的制膜条件为:铸膜液中PVDF∶PVC∶PMMA=7∶1.2∶1.8(质量比),聚合物溶质的总质量分数为17%;添加剂吐温-80的质量分数为6%.     

膨体聚四氟乙烯微孔-聚氨酯复合膜的制备

由于膨体PTFE微孔膜在使用中会受到污染而影响其耐水压,通过PTFE/PU复合膜可有效解决此问题.在PTFE膜表面涂覆PU溶液可制备PTFE/PU复合膜,研究发现,PU溶液组成和固化条件对PTFE/PU复合膜剥离强度有很大影响,丁酮+DMF、乙酸乙酯+DMF、甲苯+DMF均可作为PU在PTFE膜上的涂层溶剂;先低温后高温的固化方法有利于提高复合膜剥离强度.     

多用途钢铁表面黑色转化膜处理液的研究

在以磷酸盐和钼酸盐为主的溶液中获得的钢铁上的黑色转化膜耐蚀性器，可代替磷化膜，氧化膜，作为激光热处理前的预处理层可显著提高激光热处理的效率。     

负载型中孔SiO2-Fe2O3膜的制备与表征

将模板技术和溶胶凝胶法相结合,制备SiO2/K-M复合陶瓷膜管负载型SiO2-Fe2O3膜.采用XRD、SEM、IR、氮吸附和气体渗透性能测试等手段对该膜材料的表面形貌、结构、孔径分布和气体渗透性能进行表征,并探讨了制膜条件对成膜情况的影响.结果表明:SiO2-Fe2O3膜成膜情况良好,过渡层SiO2与SiO2-Fe2O3膜结合紧密;在SiO2-Fe2O3膜中,Fe2O3和SiO2都是以晶体形式存在,Fe2O3已进入SiO2骨架内部,与SiO2发生键合,形成Si-O-Fe结构;Fe2O3-SiO2膜孔径分布集中于4 nm,气体的渗透属于Knudsen扩散控制区;Fe2O3-SiO2膜对HCl/N2和HCl/C2H4的分离因子分别达到2.55和1.81.     

乙醚对酚酞基聚芳醚砜超滤膜性能和结构的影响

以新型耐高温工程塑料--含酚酞侧基的聚芳醚砜(PES-C)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,加入一种易挥发添加剂:乙醚.通过改变铸膜液中添加剂乙醚的含量,采用相转化法在平板刮膜机上制备了一系列超滤膜,考察了添加剂乙醚含量对铸膜液黏度、凝胶速度、膜性能和结构的影响,研究了PES-C/DMAc体系中添加剂乙醚作用的规律.结果发现,乙醚的加入,会使溶剂对聚合物溶解能力降低.乙醚含量的增加,使铸膜液黏度增加,凝胶速度下降,水通量降低,截留率上升.所制备的超滤膜的结构为指状孔结构,但是随着乙醚用量的增加,皮层增厚,过渡层中指状孔减少.     

表面氧化胶粉-纳米SiO2复合改性沥青性能研究

针对Terminal Blend(TB)胶粉改性沥青高温性能不足,且存储稳定性仍不符合我国聚合物改性沥青要求,采用纳米SiO2对TB胶粉改性沥青进行了复合改性,采用过氧化氢(H2O2)和次氯酸钠(NaClO)溶液分别对胶粉进行了表面氧化改性,制备了氧化胶粉-纳米SiO2复合改性沥青.利用改性沥青的物理性能确定了2种氧化...     

双组分钛系液体表调剂的研究

钛系表面调整剂是应用最广泛的金属表面活化处理剂,制备了双组分(JA和JB)钛系液体表调剂;探讨了表调槽液中JA和JB的浓度对磷化膜的膜重、表面微观形貌和粒径的影响。结果表明,表调槽液中JA浓度(含胶体钛)升高,对磷化膜的表面微观形貌和膜重无影响,大生产用量一般控制在2~5 g/L;随着表调槽液中JB浓度升高,磷化膜表面晶粒尺寸和磷化膜膜重都有变小的趋势,磷化膜膜重太低将减弱磷化膜对基体的防护性能,大生产用量一般控制在1~2 g/L;该双组分液体表调剂的最佳使用方法是将JA和JB预混后配制槽液。     

二次生长法FAU型沸石膜的合成与表征

采用二次生长成膜的方法,在合成液的配比为46Na2O∶12.8SiO2∶1Al2O3∶4 500 H2O的稀溶液中,在大孔α-Al2O3陶瓷管载体外表面,合成出致密的FAU型沸石膜,并用扫描电镜、X射线衍射以及气体渗透性能等手段对沸石膜进行了表征.用热浸渍法将与载体孔径尺寸相近的晶种引入载体表面,晶种嵌入了载体表面的孔口和次孔口,且均匀地分布在膜管表面,明显改善了载体的表面性质,促进了膜的生长.所制备的膜表面晶粒相互交织生长完好,致密,连续,规整,无裂缺,沸石膜厚约6～7 μm.H2的渗透率为1.46×10-6 mol/(m2·s·Pa),H2/SF6的理想分离因子为9.67,高于其努森扩散值8.54.对稀溶液中沸石膜的形成机制也进行了探讨.     

膜错流过滤对透明质酸发酵液的分级研究

膜错流过滤可实现混合液中物质的分级,在生物工程领域有着广泛的应用,其过滤特性与水力条件及溶液性质有密切关系.分别采用0.45 μm、0.20 μm微滤膜和截留分子量3 000、100 000超滤膜,对其错流过滤透明质酸发酵液的特性参数进行了研究.超滤膜在稳态时的通量大于微滤膜稳态时的通量,微滤膜、超滤膜的最佳操作压力分别为0.1 MPa,0.15 MPa,最佳流速应为1.25 m/s,透明质酸浓度以2 g/L以下为宜.在pH=4,增加的离子强度为0.2～0.25 mol/L NaCl时,微滤膜对透明质酸有85%的透过率,且通量增大,而菌体被完全截留;超滤膜在pH=7,增加的离子强度为0.2～0.25 mol/L NaCl时,蛋白质对透明质酸有很高的筛分系数,透明质酸被选择性截留.研究表明,微滤和超滤相结合可实现发酵液中透明质酸分离.     

聚醚砜酮合金超滤膜的制备及表征

采用含二氮杂萘酮结构的磺化聚醚砜酮与聚醚砜酮共混的方法制备了一种新型荷电超滤膜.通过孔隙率、表面接触角、离子交换容量以及对达旦黄水溶液、聚乙二醇(PEG)6000水溶液分离性能的测试和扫描电镜对膜孔结构的观察,研究了合金膜中磺化聚醚砜酮含量对膜性能的影响规律.结果表明:当铸膜液中磺化聚醚砜酮含量从0增加到3%时,合金超滤膜水通量增大到491 L/(m2·h),对PEG6000的截留率可达86%.合金超滤膜具有高水通量、高截留率、亲水性好等特点.     

双极膜电渗析技术在有机酸生产中的应用进展

双极膜电渗析技术能直接将水解离为H+和OH-,因而能在不外加酸的情况下使有机酸盐转化为有机酸,且不产生任何废液.这一特殊的优势是传统工艺中的酸化沉淀法、离子交换法和普通电渗析无法比拟的.近年来,双极膜在柠檬酸和乳酸等有机酸生产中的应用研究进展迅猛.因此现谨就双极膜电渗析技术的原理、与传统工艺相比的优势、在实验和生产方面的研究进展和对未来的展望作一综述,以指导相关的研究工作.