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)
张启修
,
肖连生
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2003.01.001
介绍了离子交换膜及压力驱动膜在稀土、钨、铼的提取冶金工艺中的应用, 涉及的膜过程包括膜电解、扩散渗析、电渗析、反渗透、纳滤、超滤. 归纳了膜分离技术的6大优点及在冶金领域可以发挥重大作用的4个方面, 指出了膜技术在稀有金属领域中的广阔应用前景.
关键词:
膜
,
分离
,
膜电解
,
扩散渗析
,
电渗析
,
反渗透
,
纳滤
,
超滤
张弘
,
何旭敏
,
夏海平
,
丁马太
功能材料
通过一些实例对压力驱动膜的几种分离方法在冶金工业中的应用进行了综述,并对其发展前景进行了展望.
关键词:
压力驱动膜
,
冶金
,
微滤
,
超滤
,
反渗透
,
纳滤
,
膜蒸馏
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
马冯
,
张玉忠
,
丁晓莉
,
林立刚
,
李泓
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2012.01.008
以相转化法制备了磺化聚砜(SPSF)/聚醚砜(PES)共混新型纳滤膜,并研究了磺化聚砜的磺化度以及聚醚砜/磺化聚砜的共混质量比对低分子量PEG的截留率和脱盐率性能的影响.结果表明:在操作压力为0.5 MPa,料液温度为25℃下,当PES/磺化度10％SPSF共混比为6∶4时,SPSF/PES共混膜对PEG1000、PEG800和PEG600的截留率分别为99.8％、81.0％和57.8％,对硫酸钠、氯化钠的截留率分别为69.0％和23.5％,SPSF/PES共混膜的纯水通量为90.3 L/(m2·h).
关键词:
磺化聚砜
,
聚醚砜
,
纳滤
,
共混
,
非对称
毕飞
,
张林
,
吴礼光
,
陈欢林
,
高从堦
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2012.03.003
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.
关键词:
纳滤
,
膜系统
,
浓差极化
,
回收率
,
系统设计
罗敏
,
王浪
,
王占生
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2001.05.004
利用场发射扫描电镜、能量色散X射线分析、原子力显微镜与傅里叶转换红外光谱技术,对NF45纳滤膜的表面形态、孔径分布进行了分析研究,同时考察了大豆乳清液的纳滤膜污染特征.研究表明:NF45膜的孔径范围小于0.5*!nm,膜孔分布均匀,平均表面粗糙度为9.4*!nm,波峰高度是纳米级;而污染膜面基本表现为无数小葡萄球状的低聚糖类物质组成的块状,且污染物层分布很不均匀,波动很大,平均表面粗糙度为439.7*!nm,波峰高度是微米级的.
关键词:
纳滤
,
场发射扫描电镜
,
能量色散X射线分析
,
原子力显微镜
,
傅里叶转换红外光谱
,
膜污染
