正渗透原理及浓差极化现象

本文介绍了正渗透的基本原理,减压渗透在能源转化中的工作原理,并与反渗透进行了比较。阐述了正渗透实际的膜性能远低于预期的现象,以及造成该现象的理论基础。详细描述了非对称膜的浓差极化模型,指出了避免外浓差极化的方法;从膜材料的结构设计角度总结出了减弱内浓差极化的途径,从而为正渗透膜材料的制备和应用提供了理论基础。     

自支撑NH2-MIL-125/聚噁二唑复合正渗透膜的制备及性能

合成了高强度亲水性含羧基聚噁二唑材料(POD-COOH)和含氨基金属有机框架材料(NH₂-MIL-125), 以NH₂-MIL-125为填料, 与POD-COOH基体材料进行溶液共混, 并通过溶液浇铸法制备系列新型自支撑复合正渗透膜, 研究NH₂-MIL-125的引入对复合正渗透膜结构和性能的影响. 研究结果表明, 所制备的系列复合正渗透膜均呈致密结构, 且随着NH₂-MIL-125含量的增加, 复合膜的表面亲水性增加、 电负性增强, 并保持良好的机械性能. 以去离子水为进料液, 1.5 mol/L硫酸钠溶液为汲取液, 对上述自支撑复合膜进行正渗透性能测试, 发现由于消除了传统正渗透膜支撑层的内浓差极化现象, 该新型复合正渗透膜在分离过程中具有优异的正渗透性能.     

正渗透膜支撑层结构优化的研究进展

随着世界经济高速发展和人口不断增长,全球淡水资源和能源危机日渐加剧。为了改善这一状况,人们将目光投向了海洋,海水淡化显示出强大的生命力。正渗透技术由于其低能耗,少污染,成为一种极具发展潜力的海水淡化新技术。正渗透膜作为其关键技术之一,已引起全世界相关学者的广泛关注。然而,正渗透膜支撑层中存在严重的内浓差极化现象,大幅降低了正渗透性能,是正渗透膜进一步发展和应用的瓶颈。针对此,本文以内浓差极化现象为线索,围绕支撑层材料与结构,介绍了传统支撑层(传统相转化支撑层和织物支撑层)的优化方法和新型支撑层(包括静电纺丝支撑层、纳米颗粒掺杂支撑层及新型相转化支撑层等)的特点、制备方法及结构对提高正渗透性能的贡献等。最后展望了未来正渗透膜支撑层材料和结构的发展趋势,以提高正渗透膜性能及在更多领域中的应用。     

亲水膜的表面改性及在膜蒸馏中的应用

膜的微孔性和疏水性是水溶液膜蒸馏的两个基本条件,迄今人们均采用疏水性高分子材料制成疏水微孔膜用于膜蒸馏研究。本文采用辐照接枝聚合和等离子体表面聚合的方法,将亲水的醋酸纤维素微孔膜和硝酸纤维素微孔膜表面疏水化改性,成功地用于膜蒸馏研究,大大扩展了疏水微孔膜的材料来源。实验结果表明,亲水膜表面改性得到的疏水膜,其膜蒸馏性能不低于疏水材料制成的膜,尤其是等离子体聚合法可以实现多种特殊单体在多孔的材料表面聚合,成为制备高性能疏水微孔膜的有效手段,为膜蒸馏的深入发展和实用化创造了有利条件。     

MOF-聚合物混合基质膜的制备、改性及其在渗透汽化中的应用

渗透汽化是一种具有能耗低、操作简便等优点的膜分离技术,目前传统聚合物渗透汽化膜在分离性能和稳定性等方面还有欠缺。金属有机框架(MOF)是由金属离子与有机配体以自组装形式组建而成的晶态多孔材料,具有独特的性质,如对目标分子的选择性吸附和分子筛分效应,近年来许多研究表明将MOF作为填料引入聚合物基质中构筑混合基质膜(MMMs)对其渗透汽化性能有很好的促进作用。本文从MOF的不同系列出发,讨论了适用于渗透汽化混合基质膜的MOF种类,分析了MOF-聚合物混合基质膜的制备方法与改性策略,综述了该类混合基质膜在渗透汽化方面(有机溶剂脱水、从稀溶液中回收有机物、有机混合物的分离)的应用进展,总结了用于渗透汽化的MOF-聚合物混合基质膜研究面临的挑战,并对其未来发展提出展望。     

改性聚砜交联离子交换膜的合成

聚合物离子交换膜是聚合物电解质燃料电池的重要组成部分，同时也广泛地应用于电渗析、电解等电化学过程中，其性能优劣直接决定了过程的效果［１～３］。九十年代初期，随着Ｄｕｐｏｎｔ的Ｎａｆｉｏｎ膜在聚合物电解质燃料电池中的成功应用，已使燃料电池技术取得重大进...     

正渗透脱盐过程的核心——正渗透膜

淡水资源已成为战略性资源,未来和平与可持续发展将与净水及淡水的获得息息相关。正渗透技术是目前国际上最前沿、最具潜力的水净化和脱盐技术,因其能耗极低而成为该领域的研究热点。正渗透膜作为正渗透关键技术之一,已经引发了新一轮的研究热潮。本文以正渗透膜的分离性能为核心概述了正渗透膜的发展历程,按正渗透膜制备方法进行分类,分别介绍了近几年来相转化正渗透膜、薄层复合正渗透膜和化学改性正渗透膜中的主要和新兴膜材料、结构特点及研究进展等,最后探讨和展望了正渗透膜今后的研发方向。     

正渗透膜成分与结构分析

用裂解质谱的方法对美国HTI公司三种正渗透膜CTA-ES、CTA-NW和TFC-ES的成分进行了鉴定,并且利用扫描电子显微镜(SEM)对其结构进行了仔细的观察。结果显示,三种膜都是由醋酸纤维素、聚酯、聚砜、聚氨酯等高分子材料组成的层状结构。     

聚砜阴离子交换膜的制备及结构与性能研究

以1,4-二氯甲氧基丁烷(BCMB)为氯甲基化试剂,使聚砜(PSF)发生氯甲基化反应,制得了氯甲基化聚砜(CMPSF),考察了主要因素对聚砜氯甲基化反应的影响,并使用FTIR及1H-NMR等法对CMPSF的化学结构进行了表征.采用三乙胺(TEA)、三丙胺(TPA)及三丁胺(TBA)等3种叔胺对CMPSF进行了季铵化反应,并以4,4′-联吡啶为交联剂实施了交联反应,制备了聚砜阴离子交换膜(PSFAEM).测定了交换膜PSFAEM的主要性能,包括离子交换容量(IEC)、含水量(WC)及膜电阻(Rm).实验结果表明,使用BCMB,聚砜的氯甲基化反应可顺利进行,以氯仿为溶剂,以SnCl4为Lewis酸催化剂,可制得氯甲基化程度为1.75mmol/g的CMPSF.交换膜PSFAEM的IEC、WC及Rm与季铵化反应时间及叔胺的种类密切相关.季铵化反应时间相同时,采用烷基中碳原子数少的叔胺TEA所制备的交换膜具有高的IEC与WC,低的Rm;使用同一种叔胺时,随季铵化反应时间的增长,交换膜的IEC与WC增大,Rm减小.     

木质素在橡胶中的应用研究进展

木质素是地球上最丰富的生物材料之一,其基本单元为9-碳苯酚丙烷(香豆醇、松柏醇和芥子醇),这些单元通过不同类型的键连接在一起形成一个多酚类芳香族聚合物。作为造纸工业的主要废弃物,木质素成本低廉,目前主要用作低附加值的燃料,其开发价值还没有得到充分利用。将木质素用于填充改性橡胶既经济又环保,其不仅有补强的效果,还有偶联、抗氧防老、阻燃的作用,可部分代替炭黑。本文将对木质素的改性、橡胶/木质素复合材料的制备方法及研究进展进行综述,并对橡胶/木质素复合材料研究的挑战和机遇进行了展望。     

Forward Osmosis Membranes for Water Reclamation

This review addressed the fundamental principles, advantages and challenges of forward osmosis (FO) membrane processes. FO is receiving more and more research attractions because it can concurrently produce clean water with low energy input and generate hydraulic energy (pressure retarded osmosis). FO typically requires zero or low hydraulic driving pressure, therefore the fouling potential of the FO membranes is much lower than conventional pressure-driven membrane processes. However, concentration polarization (CP), especially the internal CP significantly reduces the effective osmotic pressure across the FO membrane, the major driving force for the filtration process. As a result, innovative FO membrane materials like electrospun nanofibers have been explored to make low tortuosity, high porosity, and thin FO membranes with a high rejection rate of solutes and low or zero diffusion of the draw solute. The orientation of the FO membrane with active layer-facing-feed solution has less fouling than active layer-facing-draw solution. In addition, to further decrease the fouling potential, a hydrophilic and more negatively charged membrane is preferred when filtration of natural organic matter (NOM) or alginate in the absence of multivalent cations.     

新型抑菌聚砜超滤膜的制备及性能

将辣素功能结构单体N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰胺(HMBA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)通过自由基引发合成出抑菌型共聚物P(H-co-M), 通过红外吸收光谱和热重分析证实了共聚物的结构. 采用共混法将共聚物引入聚砜(PSF)铸膜液中, 通过浸没沉淀相转化法制备了新型抑菌超滤膜. 考察了P(H-co-M)含量对超滤膜分离性能及抑菌性能的影响. 结果表明, 当P(H-co-M)质量分数为0.5%时, 超滤膜分离性能最佳, 对5 mg/L腐殖酸溶液的稳定水通量为122.2 L/(m2·h), 截留率为84.4%, 与未添加P(H-co-M)的超滤膜相比, 分别提高了19.2%和9.2%. 改性超滤膜具有较强的抑菌性能, 当P(H-co-M)含量为1.0%时, 抑菌率最大(约80.7%).     

正渗透过程中纳米碳管膜的盐水通道行为

以纳米碳管(CNT)仿生构筑正渗透(FO)膜, 采用分子动力学模拟的方法考察水和盐在由CNT(6,6)、CNT(7,7)、CNT(8,8)、CNT(9,9)、CNT(10,10)、CNT(11,11)等不同尺寸纳米碳管构筑膜中, 于2.5、3.75、5.0mol·L^-1等不同汲取液浓度下的传递行为. 纳秒级的模拟得到水分子在不同尺寸纳米碳管膜内的分布, 水通量的变化以及盐截留等情况. 模拟结果表明, 由CNT(8,8)构筑的正渗透膜表现出优异的通水阻盐性能.     

侧链磺化型聚砜质子交换膜的设计与制备及其性能研究

在制备氯甲基化聚砜(CMPSF)的基础上,以对羟基苯磺酸钠(HBSS)和羟基苯二磺酸钠(HBDSS)为亲核试剂,通过亲核取代反应,在聚砜(PSF)主链上分别键联了以苯磺酸根(BSS)和苯二磺酸根(BDSS)基团为末端基的侧链,制得了亲水磺酸根基团与疏水主链"微相分离"结构的2种侧链型磺化聚砜PSF-BSS和PSF-BDSS,并优化了制备条件.在对磺化聚砜产物进行充分表征(FTIR和1H-NMR谱)的基础上,采用流延成膜法制备了质子交换膜,测定了质子交换膜的基本性能,重点考察了质子交换膜"芳香性"主链和亲疏水微区"相分离"这2种结构因素对交换膜性能的影响.实验结果表明,在极性较强的溶剂中,CMPSF与羟基苯磺酸钠可顺利地发生亲核取代反应,于100℃经40 h反应可制得磺酸根键合量分别为2.07 mmol/g和2.11 mmol/g的磺化聚砜PSF-BSS和PSF-BDSS.所制备的质子交换薄膜具有较高的质子传导率(PSF-BDSS交换膜室温为4.7×10-2S/cm,80℃为8.1×10-2S/cm),优良的尺寸稳定性(室温溶胀率为8.6%,80℃溶胀率为30%),且具有良好的热稳定性与抗氧化稳定性.     

反渗透膜UTC-70在水溶液中的介电谱及其解析

根据平面层状体系介电弛豫理论研究了反渗透膜UTC-70在各种浓度氯化钠和氯化钾溶液中的介电弛豫行为.利用计算机拟合的方法得到膜/溶液体系的介电参数,并由此计算得到了UTC-70膜相和水溶液相的相参数,获得了反映反渗透膜UTC-70荷电情况的信息及其与电解质溶液浓度的关系,介电解析的结果解释了介电弛豫的产生机制.     

木质素纳米炭的制备及作为锂离子电池负极的性能研究

采用生物炼制工业中残渣提取的酶解木质素与乙酸锌在碱性条件下水热复合, 制备出低分子量木质素/氧化锌复合物(LWL/ZnO), 再通过碳化和酸洗后得木质素纳米炭材料(NLC). 通过对其形貌结构进行表征后发现, NLC呈粒径小于50 nm的纳米颗粒结构, 比表面积为833.25 m²/g, 介孔率高达58.07%, 其中孔径约10 nm的介孔发达. 电化学性能测试结果表明, NLC作为锂离子电池负极材料具有良好的循环性能和倍率性能, 在200 mA/g的电流密度下循环200次后仍能保持705 mA·h/g的可逆比容量.     

Selective Liquid and (Vinyl-Chloride) Pentoxyverine Membrane Electrodes - Their Preparation and Use for the Potentiometric Determination of Pentoxyverine Citrate

Abstract

The use of liquid and poly(vinyl-chloride) membrane electrodes which are sensitive and reasonably selective for pentoxyverine determination is described here. The electrodes are based on the use of pentoxyverine-picrate, pentoxyverine-picrolonate and pentoxyverine-tetraphenylborate ion association complexes as electroactive materials in nitrobenzene or in poly(vinyl chloride) matrix. These electrodes show near Nernstian response values in different concentration ranges, depending on the nature of the used counter-ions, at 3.3–7.8 pH range. Potentiometric determination of pentoxyverine citrate with use of these electrodes gives good results which later on are compared with those obtained by non-aqueous titration.