膜科学与技术杂志2022年第2期
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- 铜污泥基中空纤维尖晶石膜的制备及油水分离性能研究
- 含油废水排放引起的生态环境问题日益显著。因此，本文以实际含铜污泥与氧化铁（Fe2O3）混合，采用干/湿纺丝技术结合高温热转化法制备得到尖晶石CuFe2O4中空纤维膜，在实现含油废水高效处理的同时，也对含铜污泥进行高效回收。结果表明，在1000 °C条件下，铜离子稳定在尖晶石相中，制备的CuFe2O4膜具有高的水渗透性（320 L/(m2·h·bar)），超亲水-水下超疏油性质（水下油接触角为156°）。该膜对水包油（O/W）乳化液的的截留率达99.69%，水渗透率稳定在177 L/(m2·h·bar)，表明了其优异的分离性能。将制备的CuFe2O4膜用于实际含油废水分离，渗透通量可达33 L/(m2·h·bar)，油的截留率也可达到96.46%。这表明以尖晶石相稳定铜离子的机制，将含铜污泥转化为CuFe2O4膜，并最终应用于含油废水的分离，契合了“以废治废”的环保理念。
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- 多孔SiC陶瓷表面的超疏水改性及其对油-固体系的分离性能
- 以二水醋酸锌和氨水为原料，采用化学浴沉积法在平均孔径为250 nm的多孔SiC陶瓷表面构造花状ZnO微纳结构，并用正辛基三乙氧基硅烷接枝改性。考察了Zn2+浓度、反应温度和反应时间对沉积在多孔陶瓷表面ZnO形貌的影响，进而考察其对多孔陶瓷表面超疏水性能的影响。对比了超疏水改性前后多孔陶瓷的表面性质及其油-固分离性能。结果表明，花状ZnO在多孔SiC陶瓷表面沉积的最佳条件是：Zn2+浓度为75 mmol/L，反应温度为96 ℃，反应时间为3 h。此时硅烷接枝改性后多孔陶瓷表面超疏水效果最好，其表面水接触角和滚动接触角分别为173°±2.5°和2.5°±1°。在油-固分离实验中，超疏水多孔SiC陶瓷对固体炭黑具有良好的截留性能，当跨膜压差为0.25 MPa时，其稳态通量为498.3 L/（m2·h）。与空白样相比，通量提高了53.6 %。
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- 柔性含醚季鏻侧链聚砜阴离子交换膜研究
- 燃料电池为氢能高效利用提供了解决方案，阴离子交换膜是燃料电池的核心部件。季鏻碱性功能基团常连接大体积供电基团提升耐碱性，但阻碍OH-传导。本文提出具有高传导和碱稳定性的柔性含醚季鏻功能侧链，季鏻阳离子与聚砜主链间的含醚脂肪间隔基团增强了侧链柔性，促进季鏻功能基团聚集；醚氧原子比N、C原子电负性更强，可提高亲水性；季鏻连接的三（2,4,6-三甲氧基苯基）大空间位阻通过阻隔OH-进攻提升膜的碱稳定性。结果表明，柔性含醚季鏻侧链型聚砜阴离子交换膜显示出极低的溶胀率（约10 %），较高的氢氧根离子电导率（80 oC下为79.6 mS cm-1）和优异的耐碱性（80 oC、1 mol/L NaOH热碱溶液浸泡168h后，氢氧根离子电导率保持率超过90%，而拉伸强度仅下降约2%）。
