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。     

盐湖提锂纳滤膜研究进展

锂是我国发展新能源等产业的关键资源,进口依赖度大。盐湖提锂是应对锂短缺问题的重要途径,然而盐湖中高浓度的伴生镁离子给高效提锂带来挑战。纳滤膜可通过孔径筛分和电荷排斥效应的协同,有效分离镁锂离子,在盐湖提锂中扮演着重要的角色。本文从纳滤膜结构(孔径、电荷、厚度)调控出发,介绍了新单体设计、表面改性、共混掺杂、底膜改性等膜结构调控策略,阐述了膜结构与镁锂分离性能的构效关系,总结了不同制膜方法在镁锂分离过程中的优劣,展望了新型镁锂分离纳滤膜的研究方向。     

苦咸水反渗透淡化中膜面结垢预测及防垢进展

苦咸水反渗透（BWRO）中的防垢过程,首先取决于给水水质,而根据水质条件和垢在膜面的形成机理采取相应的防垢措施是非常重要的。 显然,有效地管控膜面无机结垢及抑制膜面污染需要开展无机结垢趋势的预测、防垢措施和非破坏性无机垢监控等方面的技术研究。 一系列传统和新兴的分析技术,包括摩尔比率法、直接目测法和光谱法等已应用于BWRO过程中膜面防垢研究。 本文详细综述了该过程中无机结垢趋势的预测、防垢方法和非破坏性无机垢监控技术等方面的研究进展。 此外,针对目前的研究方向提出了建议。     

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、扫描电镜和扫描探针显微镜观察膜表面的亲水性和形貌特征,X射线光电子能谱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50W、20Pa的氮气等离子体作用2min,壳聚糖膜表面获得最大程度的亲水性改善,其接触角由102.0°下降至44.3°,平整度明显提升;膜表面C—C、C—O和酰胺基团均有减少,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,液体的通量由原来的1.12L/(m2·h)提高至1.75L/(m2·h),且对氨基酸的截留率从28%提升至83%。     

质子交换膜燃料电池用碳纤维在浆液中分散机理研究

本文对市售典型碳纤维进行表面处理,根据毛细管渗透原理,测试碳纤维的润湿性能。对处理前后的碳纤维表面进行红外光谱、SEM、Zeta电位分析,结果发现,碳纤维的表面状况、分散剂粘度和Zeta电位是影响其在浆液中分散的主要因素。初步探讨了碳纤维在浆液中分散的机理,为合成燃料电池电极扩散层碳纸的功能性添加剂提供了理论指导,同时也为制备性能良好的质子交换膜燃料电池电极扩散层基底材料奠定了基础。     

酸性电解水过程中氧析出反应的机理及铱基催化剂的研究进展北大核心CSCD

可持续能源的迅速发展,使绿色清洁的氢能源成为热点。质子交换膜(PEM)水电解是一项很有前途的技术,可高效生产高纯度氢气。IrO_(2)作为质子交换膜(PEM)水电解槽阳极氧析出反应(OER)的商用电催化剂,既能在强酸性、高强度腐蚀条件下保持稳定,又表现出优异的催化性能。然而,由于Ir的稀缺性和昂贵的价格,提高Ir基催化剂的OER活性,开发低Ir催化剂就显得至关重要。对其反应机理的认知是当前的研究热点之一,也是设计优异的OER催化剂的关键所在。因此,首先从OER机理出发,对目前被广泛认可的吸附物逸出机理(AEM)和晶格氧逸出机理(LOER)两种反应机理进行了研究。随后,根据所提出的这两种机理,介绍了OER催化剂设计的基本准则,即调控Ir基催化剂的电子结构,改善反应中间物种在催化活性位点上的吸附能,从而提高OER催化活性。并从催化剂的结构设计、形貌控制、载体材料3个方面简单概述了最近OER催化剂的研究进展。最后,在已有研究的基础上,提出了目前OER催化剂面临的困难与挑战,这为以后相关的研究指明了方向。     

高分子纳滤膜的研究及进展

对高分子纳滤膜的发展背景以及国内外在这一领域的研究的研究进展作了详细的介绍。     

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。     

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.     

UV辐照接枝聚合制备亲水性纳滤膜

用紫外光引发自由基共聚接枝的方法对酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)超滤膜表面进行改性制备了亲水性荷电纳滤膜. 研究了用不同单体接枝改性膜对盐溶液的截留性能, 证明了Donnan电荷效应对纳滤膜分离性能的影响. 在此基础上, 通过丙烯酸(AA)与对苯乙烯磺酸钠(SSS)的共聚接枝, 并改变它们在接枝液中的相对含量, 成功地制备出膜的表观截留率和渗透通量都较高的纳滤膜.     

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.     

动电法研究聚酰胺类纳滤膜界面电现象

以DK膜为研究对象,以透过式流动电位测试系统为分析手段,采用动电法研究聚酰胺类纳滤膜的界面电现象。根据Helmholtz-Smoluchowski方程和Gouy-Chapman模型系统地考察了电解质溶液浓度和离子种类、价态等因素对膜ζ电位和电荷密度的影响。研究发现,在一定浓度范围内,DK型纳滤膜的电荷密度与电解质溶液浓度之间符合Freundlich吸附等温式,其中对于Na2SO4溶液:ln|σ|(mC/m2)=2.436 0.505lnC(mol/m3);对于MgSO4溶液:ln|σ|(mC/m2)=-0.539 1.412lnC(mol/m3);对于KCl溶液:ln|σ|(mC/m2)=-0.140 0.280lnC(mol/m3);对于CaCl2溶液:ln|σ|(mC/m2)=-2.287 1.105lnC(mol/m3)。结果表明,电解质溶液中阴离子的特性吸附是聚酰胺类纳滤膜荷电现象产生的主要原因。     

混合导体透氧膜反应器中水分解反应研究进展

混合导体透氧膜反应器可以将供氧反应、氧分离和耗氧反应耦合在一个单元,实现反应和分离一体化,简化化工过程.水分解反应参与的混合导体透氧膜反应器能够实现氢气的制备和分离,近年来受到越来越多的关注.这篇文章综述了混合导体透氧膜反应器中水分解反应领域的研究进展,总结了包括膜材料、催化剂、操作条件等对透氧膜反应器中水分解反应的影响,分析了目前存在的问题,同时展望了该领域在膜材料、膜结构和催化剂开发等方面的未来发展方向,希望有助于促进膜反应器中水分解反应的研究.     

高回收率膜法苦咸水淡化工艺的应用研究进展

膜法苦咸水淡化过程中,符合环境保护要求的浓排水处理方法成本高昂,所以只有当回收率达到较高值时,在实际运行中才具有经济可行性。目前,在不加剧膜污染的条件下进一步提高苦咸水淡化系统回收率的方法已成为该领域研究热点。本文详细综述了高回收率膜法苦咸水淡化工艺的应用研究进展,包括基于反渗透、纳滤、正渗透、膜蒸馏、电渗析和电容去离子化淡化工艺过程,以及这些过程面临的热点问题,并对此提出了建议。