高分子纳滤膜的制备技术

纳滤膜是介入于反渗透膜和超滤膜之间的一种压力驱动的新型分离膜,已成为近年来研究的热点,由于其载留分子量范围相对较窄（200－1000）且孔径处于纳米级（10^-9m),因此膜材质的选择及制备技术成为制备出高性能纳滤膜的关键。本文介绍了高分子纳滤膜的几种主要的制备工艺,并概述了近年来国内外在高分子纳滤膜材质、制备方法以及所制膜性能及应用方面的研究进展。     

纳滤膜分离技术的应用进展

纳滤膜是一崭新的分离膜,本文综述了纳滤膜技术在食品、化工、饮用水、废水处理等领域的应用进展.并简单介绍了纳滤膜在有机溶剂中的应用研究.     

PES中空纤维复合纳滤膜的制备

采用界面聚合法制备聚醚砜（PES）中空纤维复合纳滤（NF）膜,讨论了制备条件对PES中空纤维复合NF膜性能的影响。实验结果表明,聚合反应时间、均苯三甲酰氯浓度、哌嗪浓度和酸吸收剂三乙胺浓度对复合NF膜性能有显著影响,同时二次反应能够提高复合NF膜的截留率,对2g／L的Na2SO4截留率可达到99．2％。     

纳滤膜的研究进展

纳滤膜是一种新型分离膜,其截流分子量介于反渗透膜和超滤膜之间,且对无机盐有一定的截流率。国内外纳滤膜制备方法有L-S相转化法、复合法、荷电化法和无机改性等。纳滤膜研究中存在着膜通量小、膜制作成本较高及抗污染性差等问题,因此选择和制备纳滤膜的材料,优化纳滤技术水处理工艺设计,提高纳滤性能,降低制膜成本,减轻膜污染等已成为当今科学研究的重要课题。     

纳滤膜分离机理及其应用研究进展

综述了纳滤膜的分离机理及其应用研究现状和进展,纳滤膜分离过程是一个不可逆过程,其分离机理可以运用电荷模型（空间电荷模型和固定电荷模型）和细孔模型,以及近年才提出的静电排斥和立体阻碍模型等来描述。纳滤膜应用研究现状的介绍包括低聚糖分离和精制、果汁的高浓度浓缩、多肽和氨基酸的分离、抗生素的浓缩与纯化、牛奶及乳清蛋白的浓缩、农产品的综合利用以及纳滤膜生化反应器的开发等。     

高分子膜错流纳滤的多场耦合有限元分析

纳滤膜的应用日益广泛, 但其传质机理和优化设计的研究还有待深入. 本文首先描述了表征高分子膜纳滤的道南-位阻孔模型(Donnan Steric Pore Model, DSPM), 进而描述了在DSPM模型基础上发展起来的表征错流纳滤的孔-极化输运模型(Pores and Polarization Transport Model, PPTM). 针对在PPTM模型中用经验模型描述膜上方溶液速度场的不足, 用Navier-Stokes方程和连续性方程来描述溶液在膜上方自由空间内的流动, 并用有限元方法模拟膜上方的溶液错流速度场, 从而实现了膜内传质的DSPM模型、膜上方离子浓度场、膜上方自由空间流场的多场耦合有限元分析. 通过与实验结果以及传统PPTM结果的对比可以发现, 该修正方法能反映膜上方自由空间中的溶液速度场和离子浓度场的变化趋势并且在数值上也更为逼近实验值. 改进后的模型将为高分子膜错流纳滤过程的优化设计提供更可靠的理论依据.     

高分子辅助倒相法制备聚乙烯醇多孔膜

采用高分子辅助倒相法制香了多孔的ＰＶＡ－ＰＶＡｃ膜,并测得其孔隙率,最大孔径,平均孔径及孔径分布。研究了影响这些孔特性的各种因素,在扫描电镜下考察了多孔膜的微观形态,制得的膜孔隙率可调节,孔径分布窄。     

分离液体的膜

本文概述了7种以高分子为膜材料、用于混合液体分离的膜分离过程,即离子交换膜与电渗析、反渗透、超滤、微孔过滤、膜萃取、渗透汽化和膜蒸馏。对其原理、高分子膜材料、应用和发展趋向作了简要介绍;并阐述了我国膜分离发展的现状和展望。     

表面作用力孔流通模型计算高分子滤过膜孔径大小及分布的方法

综述了一种建立在表面作用力孔流通模型基础上计算高分子多孔滤过膜孔径大小及分布的方法。     

用流动电位法表征纳滤膜的结构及性能

利用测量流动电位的方法考察了纳滤膜的表面电学性能对纳滤膜的截留性能的影响.首先,采用不同功能层材料制备了复合纳滤(NF)膜,考察功能层的交联时间、单体结构等对表面电性能的影响,研究纳滤膜对不同无机盐的选择截留性能与表面电性能的关系.通过流动电位法测定纳滤膜的表面电学参数,如流动电位(ΔE)、zeta电位(ζ)和表面电荷密度(σd).实验表明,这些电学参数的变化与功能层交联时间和纳滤膜截留率的变化一致,在交联时间为45 s时,3种电学参数的绝对值均最大,而纳滤膜对无机盐的截留率也最大.复合纳滤膜zeta电位的绝对值(|ζ|)按照Na2SO4>MgSO4>MgCl2变化,同截留率的变化相同.带侧基单体交联后得到的纳滤膜的表面电性能参数的绝对值小于不带侧基单体的.因此,流动电位法可用于研究复合纳滤膜的截留机理和功能层结构.     

Polymeric Membrane Nanofiltration and Its Application to Separations in the Chemical Industries

The application of membrane technology, particularly water-based nanofiltration, as a separation process in the chemical industries has increased tremendously in recent years. However, the use of membranes capable of molecular separation in non-aqueous systems (e.g. nanofiltration) is a relatively new and growing application of membrane technology. The main challenge in applying polymeric nanofiltration membranes to non-aqueous systems is that the polymers developed for water-based applications are not suitable. Polyimide is a particularly interesting polymer as it has excellent chemical resistance, and membranes produced from it provide desirable separation properties – i.e. economically viable flux and good separation of nanoscale molecules. Various research works have shown that commercial polyimide organic solvent nanofiltration (OSN) membranes, trademark STARMEM™, 1 are robust and suitable for performing molecular separations. This work will discuss in detail the use of STARMEM™ in a pharmaceutical application. The EIC-OSN process was developed for separating the enantiomers of chiral compounds in pharmaceutical applications. High optical purity (94.9%) of (S)-phenylethanol from rac-phenylethanol was achieved through the use of STARMEM™122. Process simulation of the ideal eutomer-distomer system predicted that the highest theoretical resolvability from this process would be 99.2%. Other application areas of OSN are varied, including purification and fractionation in the natural products industry, homogeneous catalyst recovery, monomer separation from oligomers, etc. Currently, OSN is used in a small number of processes including a very large petrochemical application, but it has the potential to be applied to a wide range of separations across the full spectrum of the chemical industries.     

纳滤膜盐水溶液软化过程中膜面动态结垢机理研究进展

膜面结垢是纳滤(NF)膜盐水溶液软化过程中遇到的最主要问题之一。尽管已有大量的研究者对NF膜面结垢趋势预测和膜面污染物形貌的先进科学表征进行了深入广泛的研究,但对NF膜面动态结垢机制和过程还没有系统的报道。本文详细描述了包括膜阻力、浓差极化阻力、滤饼层阻力和膜孔堵塞阻力在内的NF膜结垢阻力理论模型;综述了包括膜面浓差极化、构晶离子成核和膜面结晶沉淀的NF膜面动态结垢过程的研究进展,重点阐述了表面结晶和主体结晶两种NF膜面结晶生长机制的研究概况,并展望了NF膜面结垢机理的研究前景。     

氮气等离子体改性壳聚糖-聚丙烯腈复合纳滤膜

以氮气低温等离子体对壳聚糖-聚丙烯腈复合纳滤膜进行表面改性。用接触角、扫描电镜、扫描探针显微镜、X射线光电子能谱观察膜表面的亲水性和形貌特征,分析膜表面化学组成;以γ-氨基丁酸为分离对象表征膜的纳滤性能。结果表明:经50 W、20 Pa的氮气等离子体作用2 min,壳聚糖膜表面的亲水性大幅改善,其接触角由102.0°下降至44.3°,平整度明显提升;膜表面中的C—C、C—O和酰胺基团均减少,而胺基和羰基相应增加;在pH=6.15的水溶液中对w=1.0%的γ-氨基丁酸进行纳滤,液体通量由原来的1.12 L/(m~2·h)提高至1.75 L/(m~2·h),且对氨基酸的截留率从28%提升至83%。     

纳滤膜新型材料研究

纳滤是一种介于超滤与反渗透之间的重要膜分离过程,具有工作压力低、无相转变及分离效率高等独特优势。膜污染及渗透性/选择性之间的平衡是纳滤膜在使用和研发过程中面临的亟待解决的两个主要问题。膜材料是膜与膜分离技术的核心,开发新型的纳滤膜材料是解决上述问题的重要手段。本文从新型纳滤膜材料的设计与选择的角度出发,总结归纳了近年来新型材料在纳滤膜的制备与应用研究现状,包括新型有机纳滤膜材料、新型无机纳滤膜材料和新型有机-无机杂化纳滤膜材料三个方面,拓展了对纳滤膜材料的认知,探讨了新型纳滤膜材料的共性及其存在的主要问题,并对未来高性能纳滤膜材料的研制方向进行了展望。     

Sub‐10 nm Polyamide Nanofiltration Membrane for Molecular Separation

To separate small molecules from the solvent with high permeability and selectivity, the membrane process is thought to be highly effective with much lower energy consumption when compared to the traditional thermal‐based separation process. To achieve high solvent permeance, a sub‐10 nm thick polyamide nanofiltration membrane was synthesized through interfacial polymerization of ethidium bromide (EtBr) and trimesoyl chloride (TMC). Thanks to the extremely low solubility of the EtBr monomer in the organic phase, the polymerization process was strictly limited at the interface of the water and hexane, leading to an ultrathin polyamide membrane with a thickness down to sub‐10 nm. When used in nanofiltration, these ultrathin membranes display ultrafast water permeation of 40 liter per square meter per hour per bar (L m^?2 h^?1 bar^?1), and a high Congo red rejection rate of 93 %. This work demonstrates a new route to synthesize ultrathin polyamide membranes by the traditional interfacial polymerization.     

荷正电聚乙烯亚胺纳滤膜的制备与应用

纳滤是介于超滤与反渗透之间的膜分离技术,具有操作压力低,无相变,分离效率高及运行成本低等优点,广泛地应用于饮用水制备、污水处理、化工、制药和食品等领域.近年来,随着分离体系复杂程度的增加及对膜分离性能要求的提高,荷正电纳滤膜越来越受到研究者的关注.聚乙烯亚胺(PEI)是一类重要的多胺类荷正电纳滤膜材料,具有优异的亲水性、高荷电密度及反应活性.开发具有高分离性、高稳定性、耐酸碱性、耐溶剂性、抗菌性和耐污染性的荷正电PEI纳滤膜(P-PEI-NFM)日益成为研究的热点.本文对近年来P-PEI-NFM的制备方法进行归纳,总结了P-PEI-NFM在水软化、重金属脱除、碱性染料的分离及浓缩、抗生素分离和耐溶剂纳滤的应用.探讨了P-PEI-NFM存在的主要问题,并对未来的研究方向进行了展望.