膜科学与技术杂志2024年第1期
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- 疏水膜、疏水性能评价及其自发脱水干燥
- 介绍了多孔疏水膜的定义、临界润湿值的概念、疏水膜的透水压力值和临界润湿值测试方法。区别于通常的外力加热等方法，介绍了利用疏水膜材料自身特性来实现疏水膜干燥的两种疏水膜自脱水干燥的方法。一种方法是控制膜污染润湿进程，当膜孔被润湿的深度小于该疏水膜材料的临界润湿值时，通过膜清洗实现疏水膜的自发脱水干燥。另一种方法是构建亲疏水双层复合疏水膜，当膜运行至产水电导率明显上升时，停机清洗，利用亲水材料与水之间的吸引力大于疏水材料与水之间的吸引力的特性使疏水膜孔自发脱水干燥。
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- 负压膜蒸馏中不同类型表面活性剂的润湿机理研究
- 表面活性剂导致的膜润湿是膜蒸馏技术在处理实际废水面临的主要问题。为了缓解膜润湿现象，采用新型的负压膜蒸馏来评价不同类型表面活性剂盐溶液的润湿能力，并利用扫描电子显微镜、动态光散射等手段分析了表面活性剂的润湿和污染机理。首先，恒浓处理0.1 mM SDS、CTAB以及Tween-20盐溶液，当料液含阴离子表面活性剂（SDS）时，膜通量稳定，冷凝液电导率保持在3 µS/cm以内。而料液含阳离子（CTAB）和非离子表面活性剂（Tween-20）时，膜通量都衰减，甚至出现负值。通过分析污染膜表面以及溶液中表面活性剂胶束的粒径，证实CTAB和Tween-20是通过胶束污染膜表面，造成膜润湿。为了探究胶束污染和表面活性剂浓度之间的关系，分别测试表面活性剂浓度为0.1CMC、0.5CMC、1.0CMC的盐溶液，其中SDS、CTAB以及Tween-20的临界胶束浓度（CMC）分别为9.6×10-3 mol/L、9.1×10-5 mol/L和6×10-5 mol/L。当分别恒浓处理9.1×10-6 mol/LCTAB（0.1CMC）和6×10-6 mol/LTween-20（0.1CMC）盐溶液时，膜通量都能维持稳定；更高浓度时，膜润湿。但对于SDS盐溶液，膜通量都出现衰减，这种原因主要是SDS的临界胶束浓度（9.6×10-3 mol/L）比其他两种表面活性剂高两个数量级，且具更高的亲水亲油平衡值（40），使得盐溶液都具有极低的表面张力（26.4 mN/m），最终导致膜润湿。
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- 不同孔径陶瓷膜硅烷改性及油水分离性能研究
- 具有低表面能的疏水陶瓷膜常用于含水油液分离，而渗透通量的提高是提升膜分离过程经济性的关键。本文通过有机硅烷接枝改性制备疏水陶瓷膜，研究硅烷改性对不同孔径陶瓷膜结构及油水分离性能的影响。以孔径为1 000 nm、100 nm、10 nm的三种陶瓷膜为研究对象，考察不同孔径陶瓷膜硅烷化改性前后膜表面微观形貌、润湿性及渗透阻力的变化，评价三种孔径疏水陶瓷膜在溶剂、酸碱等环境下的稳定性，并将三种孔径硅烷改性的陶瓷膜用于油包水乳液分离。结果表明，孔径越小的膜硅烷化改性后渗透阻力增幅越大，尤其是当孔径达到10 nm，改性前后渗透阻力相差近3倍；原膜孔径对改性膜润湿性影响不大，且均表现出良好的耐溶剂性、耐酸碱性。低压高流速的操作方式有利于提高改性膜通量；对于水含量1 000 μL/L 的W/O乳液，三种改性膜对水的截留率均超过93%，渗透液水含量低于70 μL/L，其中1 000 nm改性膜通量最高，达375 L/m2·h1，而10 nm膜更不易被污染；对于水含量10%(V/V)的W/O乳液，1000 nm改性膜污染非常严重，通量迅速下降为14.1 LL/m2·h1，而100 nm改性膜污染程度较小，通量较高。
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- "共价 ” 型全疏/ 滑移表面构建及膜蒸馏性能研究
- 由于孔隙润湿、矿物结垢或结构不稳定等引起的膜功能层失效问题是膜蒸馏(MD)技术 的关键挑战，严重影响其长期运行稳定性. 本文提出一种“全共价”接枝修饰的方法，制备具有 优异 MD性能的全疏/滑移膜蒸馏膜材料. 具体而言，通过使用聚多巴胶型插层将纳米硅球共 价键合在聚偏氯乙怖(PVDF)膜表面，并采用硫基 — 怖怪点击化学进行直接表面氯化改性. 通 过接触角测试，发现所制备的 PDA/PVDF— C膜具有超高的静态水接触角(163. 5。士0. 9。)和 极低的滚动角(5. 6。士1. 2。) . 在不同表面张力液体的侵蚀作用下，该膜均未出现膜孔的润湿现 象，体现出优异的抗润湿性能. 由于该膜表面特殊的全疏/滑移特性，该膜能够持久并稳定地处 理含有表面活性剂的高盐卤水，延缓石膏垢的形成，运行性能显著优于商用疏水膜. 该膜初始 通量约为23. 5L/(m2 . h) ，运行前后始终保持对盐高达99%的截留. 本研究提供了一种新颖 而有效的方法开发“全共价”型 MD膜，该膜具有优异的抗润湿、抗无机结垢以及结构稳定性， 可用于高盐废水的资源化处理.
