张宇峰
材料导报
主要进行了4个方面的研究,首先系统分析和研究了哌嗪水溶液/均苯三甲酰氯正己烷溶液界面聚合体系特征、界面聚合反应中各影响因素对膜性能的影响等,结果表明:当界面处两相单体(哌嗪和酰氯)分子摩尔比为某一比值时,通过控制界面聚合时间,可以形成超低压高通量高脱盐的致密功能层,如复合膜(Ⅰ),水相浓度为0.4%,有机相浓度为0.1%,聚合时间1min.改变两相单体浓度可以获得不同通量和脱盐性能的纳滤复合膜,如适当提高有机相浓度至0.5%得复合膜(Ⅱ).70℃,20min下热处理可以进一步改善复合膜的脱盐性能.分析认为造成平板复合膜(Ⅰ)和中空纤维复合膜(Ⅲ)性能差异的主要原因,除了平板基膜与中空纤维基膜因表面曲率不同可能引起在涂覆时形成的致密功能层结构上的差异之外,由于中空纤维膜受外压时,膜内部承受的应力形式与平板膜不同,同时在径向(膜厚度方向)和环向(膜面内方向)两个方向产生压应力,因此,所发生的形变也较为复杂,可能造成表面复合层的起皱或脱落,引起脱盐率下降.利用衰减全反射傅立叶变换红外(FTIR-ATR)对不同聚合时间的平板复合膜表面进行了特征吸收定量分析,研究发现,聚酰胺功能层随聚合时间不断增厚,这说明已形成的聚酰胺功能层不能屏障两相而使反应终止,相反由于哌嗪单体的分子量远低于纳滤截留分子量的范围,很易扩散穿过功能层达到两相界面,继续与有机相单体酰氯反应.而随着功能层厚度的增加,分子的扩散阻力增大,一方面使得界面聚合反应趋缓,功能层厚度的增加逐渐减慢,另一方面,单体分子扩散速率的减小会引起界面处两种单体摩尔数的比值失衡,使后期发展的功能层结构不完善,因此,脱盐率随后期功能层的发展变化不大,而使膜通量逐渐下降.其次,研究了非溶剂添加剂对聚砜/DMAc溶液的作用:(1)PVP、PEG、水、LiCl饱和水溶液等都与DMAc有较强的作用,因而对溶液有较大的增粘作用;(2)醇类(甲醇、乙醇)对溶液没有明显的增粘作用,甚至稍有稀释作用;(3)丙酮稀释作用较强,使溶液粘度降低.此外,对含有第一类NSA的PSf/DMAc溶液的流变性研究,均属于切力变稀流体.利用双插入管纺丝组件/共挤出复合纺丝技术,通过调整内外纺丝液组成、挤出比和凝固条件等纺制了不同形态结构的中空纤维基膜,并进行了复合研究,结果表明,具有薄而致密皮层结构的基膜,复合时间短,所得复合膜的脱盐率高、通量大、操作压力低.目前纺制的复合效果较好的聚砜中空纤维基膜通量高于200 L·m-2·h-1,对PEG20000的截留率达99%.第三,利用多种手段对聚哌嗪酰胺/聚砜复合膜的结构与性能进行了研究,特别是针对聚哌嗪酰胺功能层的结构进行了研究.主要发现有两点:一是利用分子模拟技术推断聚哌嗪均苯三甲酰胺分子为准平面网状结构,"网眼"直径约1.5nm;又由于广角X光衍射(WAXD)结果显示聚哌嗪均苯三甲酰胺为无定型结构,因此推断致密功能层是这些"网"无规地层叠而构筑的.当分子层间距小于"网眼"直径时,层间距就决定了功能层的截留性能,当受压层间距减小时,复合膜的脱盐率也因此增大.因此,从理论上讲,聚哌嗪均苯三甲酰胺功能层的最大孔隙应为1.5nm.二是利用XPS技术对超低压高通量高脱盐纳滤平板复合膜进行了分析,发现聚酰胺脱盐功能层在基膜表面上是整体覆盖的,厚度在2～5nm.最后,将所制的低脱盐纳滤中空纤维复合膜应用于多肽的分离实验,结果表明它能够脱除体系中的柠檬酸和磷酸二氢钠,截留分子量约800的多肽,从而实现盐/多肽混合溶液体系的分离.
关键词:
纳滤
,
复合膜
,
中空纤维
,
聚砜
,
聚酰胺
,
哌嗪
,
均苯三甲酰氯
,
复合纺丝
,
分子模拟
,
X光电子能谱(XPS)
祝振鑫
,
孟广祯
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2010.06.001
系统介绍了北京坎普尔环保技术有限公司自主创新研发成功的复合热致相分离(complex TherTnally Induced Phase Separation,简称为c-TIPS)制膜方法,并与经典的热致相分离(TIPS)制膜方法和修正热致相分离(m-TIPS)制膜方法作了比较.c-TIPS法以水溶性良溶剂和水溶性添加剂组成的混合物作为"复合稀释剂",在加热搅拌罐中,于聚合物熔点(Tm)以下的温度(一般为90～170℃)下形成聚合物/复合稀释剂体系的均相溶液,在相同温度或低5～10℃的温度下纺丝,通过控制芯液和冷却液的组成,利用同时或先后发生的热致相分离(TIPS)和非溶剂致相分离(NIPS)过程的复合相分离过程,制备了强度高、通量大、外表面有皮层(超滤膜)和没有皮层(微滤膜)的新型中空纤维(毛细管)多孔膜.该方法适用于几乎所有半结晶性和非结晶性制膜材料,例如,PVDF,PES,PS,PVC,PAN,PMMA,CA,等,所得膜的综合性能大大优于用NIPS法制备的同样材料的膜性能.
关键词:
复合热致相分离
,
经典的热致相分离
,
修正热致相分离
,
非溶剂致相分离
,
复合稀释剂
,
复合相分离过程
,
中空纤维
,
毛细管
,
超滤膜
,
微滤膜
翟建文
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2003.04.044
介绍了集成膜过程及其在污水深度处理方面的应用.集成膜过程是将超滤/微滤与反渗透(或纳滤)相结合,形成能够满足各种回用目的的污水深度处理集成工艺.PVDF、PP、PE、PES等超滤/微滤膜,抗污染反渗透复合膜具有化学稳定性高、耐污染、装填密度高等特点,适宜于规模化污水处理.污水处理用超滤/微滤膜以中空纤维为主,系统技术采用了低压运行、频繁(气水、透过液)反冲、气水冲洗等抗污染工艺,能够维持稳定的通量、运行维护费用较低、产水质量稳定.二级出水的集成膜系统工艺已成熟并得以广泛推广,针对原废水的集成膜工艺(膜生物反应器+反渗透)还需要进一步的工程化研究.
关键词:
污水处理
,
污水回用
,
集成膜过程
,
微滤
,
超滤
,
反渗透
,
中空纤维
,
膜生物反应器
郭豪
,
张宇峰
,
杜启云
,
刘恩华
,
肖长发
,
王刚
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2008.05.005
以哌嗪水溶液为水相,均苯三甲酰氯正己烷溶液为有机相,通过在聚砜中空纤维基膜上进行界面聚合,制备出聚哌嗪均苯三甲酰胺/聚砜纳滤中空纤维复合膜,并考察其对电解质和非电解质,特别是对维生素C、柠檬酸、维生素B2、秋水仙碱、维生素B12等单组分水溶药物的截留行为.结果表明,对MgSO4、Na2SO4的截留率达到98%,对MgCl2的截留率大于70%;对一价盐NaCl的截留率小于40%;对于分子量小于200的甘露糖截留率为78%;对分子量相近的维生素C、柠檬酸的截留率更低,不到50%;而对于分子量大于300的蔗糖、棉子糖、维生素B2、秋水仙碱、维生素B12的截留率大于92%,并且具有相当的膜通量.因此,聚酰胺/聚砜纳滤中空纤维复合膜的截留分子量为200～300.
关键词:
纳滤
,
中空纤维
,
截留率
,
维生素C
,
维生素B2
,
秋水仙碱
,
维生素B12
崔春花
,
张卫东
,
任钟旗
,
刘君腾
,
孟慧琳
电镀与涂饰
以10%(体积分数)LIX984N/煤油为液膜相,2 mol/L硫酸溶液为反萃相,研究了中空纤维更新液膜(HFRLM)技术对模拟电镀废水中二价铜离子的去除及浓缩效果,并讨论了停留时间对二价铜离子去除率的影响.结果表明,中空纤维更新液膜技术可同时实现废水中二价铜离子的分离与富集.经7级处理后,废水中二价铜离子的含量低于1.0 mg/L,二价铜离子的去除率为99.0%,达到国家排放标准;富集液中二价铜离子的浓度达1700 mg/L,富集因子为25.中空纤维更新液膜技术在含铜废水处理方面具有广阔的应用前景.
关键词:
二价铜
,
电镀废水
,
中空纤维
,
液膜
,
处理
,
去除
,
富集
刘宇
,
何本桥
,
李建新
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2011.06.004
应用响应面法优化3,3 ',5,5'-联苯四甲酰氯(BTEC)和间苯二胺(MPDA)界面聚合工艺中各影响因素(水相单体浓度、有机相单体浓度、聚合时间以及水相浸没时间),研究各影响因素及其交互作用对膜分离性能的影响.通过中心组合设计实验,并采用回归分析拟合得到二次方模型.结果发现BTEC浓度、MPDA浓度、聚合时间和水相浸没时间对脱盐率的影响显著性依次降低.BTEC和MPDA单体浓度的交互作用对膜脱盐率影响最显著,其次是MPDA浓度与聚合时间的交互作用,而BTEC浓度与水相浸没时间的交互作用最弱.最优操作参数:MPDA浓度9.1 g/L、BTEC浓度1.2 g/L、水相浸没时间65 min、聚合时间123 s,预测脱盐率为99.10％,而在此条件下实际值为98.97％,二者十分接近.在此条件下得到致密均一的聚酰胺复合膜.
关键词:
响应面方法
,
聚酰胺
,
中空纤维
,
反渗透
李保安
,
闫庆元
,
于文志
,
魏昕
,
王纪孝
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2009.06.013
以聚丙烯中空纤维作为无泡曝气膜生物反应器(MABR)生物膜载体,采用循环挂膜法进行聚丙烯中空纤维表面生物膜的培养,研制出一台小型MABR实验装置.在对生活污水的实验研究中获得了对化学需氧量(COD)和固体悬浮物(SS)良好的去除效果.研究表明:中空纤维内腔氧气压力在0.02～0.1 MPa的范围内对MABR去除COD的能力具有较小的影响;当反应器中污水的循环次数达到7.5次/h时,污水的循环流速对MABR的COD降解效果没有显著影响.在适宜的条件下,HRT为10 h时,MABR能够较容易地使污水的出水COD保持在50 mg/L以下,SS保持在15 mg/L以下.
关键词:
无泡曝气膜生物反应器
,
生活污水处理
,
中空纤维
,
COD降解
刘镇江
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2010.04.021
30年来,我国科技工作者及企业家研发及生产的聚氯乙烯PVC合金超滤膜已成为膜科技及膜工业领域中的一朵艳丽开放的奇葩,在水处理领域的应用中大放异彩.PVC合金超滤膜具有性能优异、价格最低廉等突出优点,可以广泛应用于市政、环保、石油化工、电力、电子、冶金、食品加工、医药等等行业,以及反渗透制水系统的预处理、自来水厂水质改善深度处理、小区分质供水处理、家用饮水机及矿泉水的净化处理、污水及废水处理、中水回用处理等领域的净化、浓缩、回收、除菌、除浊度等过程.文章概述了我国在PVC膜材料的研发、PVC合金超滤膜的发明、七通道PVC合金中空纤维超滤膜的产业化方面所走过的科技创新之路.
关键词:
超滤膜
,
中空纤维
,
聚氯乙烯
,
高分子合金
,
创新
潘超
,
董丽
,
汪静
,
顾忠泽
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2008.10.037
采用静电纺丝技术和层层组装技术制备了聚电解质/TiO2复合中空纳米纤维.以电纺聚苯乙烯纤维为模板,聚电解质交替吸附在纤维表面,再用有机溶剂溶掉PS纤维模板获得多层聚电解质中空纤维.纤维的平均直径和壁厚能通过模板和吸附层数很好的得到控制.在对比P25 TiO2和TiO2中空纤维对亚甲基蓝的光催化性能实验中,发现TiO2中空纤维具有更好的光催化性能.TiO2/聚电解质复合中空纳米纤维有望应用于光催化,可控药物释放等.
关键词:
层层组装
,
TiO2
,
聚电解质
,
中空纤维
,
光催化
