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超疏水蒸馏膜的功能改性研究进展

材料导报 2024年第10期38卷 255-263页

作者：艾恒雨梁洪博刘乾亮廉新宇刘彩虹哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150080 重庆大学环境与生态学院三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400044

膜蒸馏技术因具有操作压力低、温差小、蒸馏液纯净、脱盐率高、可直接分离出结晶产物等优点而备受关注。但缺乏优异疏水性能的蒸馏膜是限制其应用的一个重要因素。迄今为止,科研人员在膜材料的疏水理论研究与超疏水蒸馏膜的功能改性方... 详细信息

膜蒸馏技术因具有操作压力低、温差小、蒸馏液纯净、脱盐率高、可直接分离出结晶产物等优点而备受关注。但缺乏优异疏水性能的蒸馏膜是限制其应用的一个重要因素。迄今为止,科研人员在膜材料的疏水理论研究与超疏水蒸馏膜的功能改性方面开展了大量工作,研究者通过向膜面引入含硅或碳的纳米颗粒来提高膜面粗糙度,选用含氟的改性添加剂降低表面能,采用不同溶剂分散原材料并选择不同的成膜方式,使制备出的蒸馏膜疏水性能有了大幅度提高。本文归纳总结了近年来超疏水蒸馏膜功能改性方法的研究进展,并对改性效果进行了对比分析。分类研究结果表明,表面涂覆法适用于不同类型的基膜,可实现对膜骨架和膜表面的同时改性,既增大膜通量又提高膜的抗污染性能,操作简单,可以应用于大规模生产。与涂覆法相比,静电纺丝掺杂法改性的膜可以最大程度地保持稳定性,在提高耐透水性的同时可以减小改性物质对通量的影响,但其应用范围受到基膜的限制。化学沉积法可获得有梯度的沉积物或混合镀层,相比于涂覆法更容易控制涂层的组成和厚度,可进行更加精准的膜表面改性过程。等离子体等非传统方法多为几种方法的联用,从改性剂材料、操作过程、操作条件等方面均为蒸馏膜的改性开辟了新方向。本文分类分析了不同改性方法采用的疏水添加剂、分散剂、操作方法与操作条件,并对比了不同方法改性后的膜通量、孔隙率、脱盐率、过滤周期等指标,结合过滤方式评价了不同改性方法的优缺点,展望了超疏水改性蒸馏膜商业化应用面临的问题及发展前景,旨在为开发成本低廉、操作简单、膜通量高、抗污染能力强的超疏水蒸馏膜提供参考。

关键词：膜蒸馏超疏水膜改性接触角膜通量耐透水压力

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疏水陶瓷膜的改性与应用研究进展

膜科学与技术 2024年第1期44卷 168-178页

作者：吴至欣朱涛涛姬文兰徐楠年佩魏逸彬省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室宁夏大学化学化工学院银川750021

疏水陶瓷膜具有优异的抗水润湿性能,在油水分离、膜蒸馏、膜乳化等膜过程中具有广阔的应用前景.本文简要介绍了疏水陶瓷膜的定义,综述了近年来陶瓷膜在疏水改性方面的研究进展,总结了疏水陶瓷膜在不同膜过程的应用探索,最后展望了疏水... 详细信息

疏水陶瓷膜具有优异的抗水润湿性能,在油水分离、膜蒸馏、膜乳化等膜过程中具有广阔的应用前景.本文简要介绍了疏水陶瓷膜的定义,综述了近年来陶瓷膜在疏水改性方面的研究进展,总结了疏水陶瓷膜在不同膜过程的应用探索,最后展望了疏水陶瓷膜在超疏水改性及过程应用等方面所面临的机遇与挑战.

关键词：陶瓷膜膜改性疏水膜接触角表面能

双极膜电渗析与废水资源化——膜制备、应用和改性

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净水技术 2024年第1期43卷 1-11页

作者：张艺沛马佳莹褚华强同济大学环境科学与工程学院上海200092

随着工业化的推进,大量工业废水的产生给环境带来了严重威胁,废水的资源化利用势在必行。双极膜电渗析(BMED)以其独特的水解离和离子转移机制,已经被应用于包括废水处理和资源化在内的诸多领域,可以富集离子态的无机或有机污染物并产生... 详细信息

随着工业化的推进,大量工业废水的产生给环境带来了严重威胁,废水的资源化利用势在必行。双极膜电渗析(BMED)以其独特的水解离和离子转移机制,已经被应用于包括废水处理和资源化在内的诸多领域,可以富集离子态的无机或有机污染物并产生化学品以实现资源回用。文章介绍了BMED工艺的装置组成和工作机理,并对双极膜的制备方法、废水资源化方面的应用和改性方法进行了综述,最后提出了现阶段制约BMED工艺发展的因素,并对此工艺未来的发展趋势进行了展望。

关键词：双极膜电渗析(BMED) 工业废水废水资源化膜制备膜改性污染零排放

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疏水微孔膜蒸馏膜的应用进展

膜科学与技术 2024年第1期44卷 137-146页

作者：徐浩然张娜张娇娇陈越王志宁山东大学环境科学与工程学院青岛266237 山东东岳高分子材料有限公司含氟功能膜材料国家重点实验室淄博256401

膜蒸馏作为一种热法与膜法耦合的高效分离技术,在海水淡化、工业废水处理等多个领域都具有广阔的应用前景.然而膜蒸馏在实际应用中存在疏水膜的润湿、污染、结垢等瓶颈,以及能量利用效率低、实际通量低等问题,尚未得到大规模的应用推广... 详细信息

膜蒸馏作为一种热法与膜法耦合的高效分离技术,在海水淡化、工业废水处理等多个领域都具有广阔的应用前景.然而膜蒸馏在实际应用中存在疏水膜的润湿、污染、结垢等瓶颈,以及能量利用效率低、实际通量低等问题,尚未得到大规模的应用推广.本文从膜蒸馏技术的简要介绍出发,总结了膜蒸馏技术的发展历程.之后综述了膜蒸馏技术在国内外企业的商业应用情况,分析了疏水微孔膜蒸馏膜在多个水处理领域的应用潜力.最后总结了制约膜蒸馏应用的主要问题,并探讨了膜蒸馏的未来发展方向.

关键词：膜蒸馏疏水膜膜改性脱盐废水处理

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金属有机框架改性膜在废水处理中的应用进展

功能材料 2022年第4期53卷 4028-4038页

作者：李红林沈舒苏吴逸张干伟白仁碧苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009 江苏省分离净化材料与技术工程研究中心江苏苏州215009

金属有机框架(MOFs)是具有多孔纳米结构的新型膜改性材料,因其复杂的几何形状、可调节的窗口尺寸、高的孔隙率以及优异的水热稳定性等特性,被广泛应用于废水处理,如水处理膜技术。本文以几种常用的MOFs纳米粒子为主,简述了MOFs独特的结... 详细信息

金属有机框架(MOFs)是具有多孔纳米结构的新型膜改性材料,因其复杂的几何形状、可调节的窗口尺寸、高的孔隙率以及优异的水热稳定性等特性,被广泛应用于废水处理,如水处理膜技术。本文以几种常用的MOFs纳米粒子为主,简述了MOFs独特的结构特点。介绍了MOFs改性膜在不同废水处理领域的最新应用进展,以不同MOFs纳米粒子改性膜的制备方法、分离效果和可能的分离机制等方面,分析了其在脱盐、重金属去除、染料去除和油/水分离等领域的重要作用。提出了MOFs改性膜在废水处理领域仍需解决的关键问题,并对MOFs改性膜的未来研究进行了展望。

关键词：金属有机框架膜改性膜分离废水处理应用

基于非溶剂致相分离法的PVDF膜制备与改性分析

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材料导报 2022年第S2期36卷 483-490页

作者：马顺选宋小三王三反宋玺琛刘波兰州交通大学寒旱地区水资源综合利用教育部工程中心兰州730070 兰州交通大学甘肃省黄河水环境重点实验室兰州730070

近年来,聚偏氟乙烯(PVDF)膜因其优异的分离性能和物理化学稳定性,逐渐成为污染物去除、气体分离、膜蒸馏等领域的研究热点之一。此外在水处理行业中,PVDF膜被用于分离和去除水中复杂污染物成效显著。同时,PVDF膜在应用过程中存在一定的... 详细信息

近年来,聚偏氟乙烯(PVDF)膜因其优异的分离性能和物理化学稳定性,逐渐成为污染物去除、气体分离、膜蒸馏等领域的研究热点之一。此外在水处理行业中,PVDF膜被用于分离和去除水中复杂污染物成效显著。同时,PVDF膜在应用过程中存在一定的弊端。基于污染物堵塞膜孔,从而引起膜污染、膜通量衰减以及膜使用寿命缩短等问题,结合膜制备方法的优劣比较,本文概述了非溶剂致相分离法(Non-solvent induced phase separation,NIPS)制备PVDF膜的机理及其关键影响因素并分析了PVDF膜污染的主要原因。为解决PVDF膜污染问题,本文综述分析了目前PVDF膜的亲水和抗菌改性技术;最后,提出了PVDF膜当前存在的缺陷,并对PVDF膜未来的研究方向进行了展望。

关键词： PVDF膜非溶剂致相分离法膜污染膜改性

氧化石墨烯膜的制备、改性和对油水乳状液分离机理的研究进展

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石油化工 2023年第3期52卷 418-426页

作者：才力刘庆旺范振忠里清扬王娇郭昊东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163000 中国石油辽河油田特种油开发公司辽宁盘锦124000 中国石油辽河油田储气库公司辽宁盘锦124000 中国石油大庆油田勘探开发研究院黑龙江大庆163000

石墨烯及其衍生物具有超高的水通量、特殊的物理化学性质和可调节的层状结构等特点,逐渐成为可用于污水处理的新一代膜材料。氧化石墨烯(GO)膜的层间传输通道可通过人工修饰和调控实现油水乳状液的分离,但过程中会出现污染现象缩短GO膜... 详细信息

石墨烯及其衍生物具有超高的水通量、特殊的物理化学性质和可调节的层状结构等特点,逐渐成为可用于污水处理的新一代膜材料。氧化石墨烯(GO)膜的层间传输通道可通过人工修饰和调控实现油水乳状液的分离,但过程中会出现污染现象缩短GO膜的使用寿命,需对GO膜进行改性以优化性能。介绍了GO膜的主要制备方法,概述了GO膜的改性方法及油水分离机理,总结和展望了石墨烯及其衍生物未来的发展方向以及面临的挑战。

关键词：氧化石墨烯膜改性油水分离

GO改性高效油水分离PVDF杂化膜制备及其性能

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膜科学与技术 2022年第4期42卷 73-80页

作者：李红林郝毅沈舒苏周晓吉白仁碧苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 江苏省分离净化材料与技术工程研究中心苏州215009 江苏省水处理技术与材料协同创新中心苏州215009

氧化石墨烯(GO)因其具有丰富的羟基和羧基而被作为亲水改性剂应用于膜的制备.本研究通过向由聚偏氟乙烯(PVDF)与一种三嵌段共聚物(AP)组成的混合物中加入不同比例的GO,以制备具有高效油水分离性能的PVDF/AP/GO杂化膜,并考察了其对油水... 详细信息

氧化石墨烯(GO)因其具有丰富的羟基和羧基而被作为亲水改性剂应用于膜的制备.本研究通过向由聚偏氟乙烯(PVDF)与一种三嵌段共聚物(AP)组成的混合物中加入不同比例的GO,以制备具有高效油水分离性能的PVDF/AP/GO杂化膜,并考察了其对油水乳液的分离性能.研究发现,GO添加量为0.20%(质量分数)时的膜(M3)性能表现最佳,其在分离油水乳液时截留率较高(>98.9%),相对通量恢复率高于90.7%.此外,M3的纯水通量高达1090 L/(m^(2)·h).即使经过5次油水乳液循环过滤实验,截留率(>96%)和纯水恢复通量J_(c)(>879 L/(m^(2)·h))仍然保持在非常高的水平,表现出优异的油水乳液分离性能.

关键词：氧化石墨烯聚偏氟乙烯杂化膜膜改性抗污染

亚胺类COFs改性水处理膜的制备及应用进展

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工业水处理 2023年

作者：潘亦维樊奇峰张干伟沈舒苏江苏省水处理技术与材料协同创新中心江苏省分离净化材料与技术工程研究中心

共价有机框架（Covalent organic frameworks，COFs）是一种由C、H、O、N、B等第一、二周期的轻元素通过可逆的强共价键（C—C、C—O、C—Si、B—O）连接而成的新型多孔材料，具有可调孔径尺寸和多种官能团。近年来，已被用于水处理膜... 详细信息

共价有机框架（Covalent organic frameworks，COFs）是一种由C、H、O、N、B等第一、二周期的轻元素通过可逆的强共价键（C—C、C—O、C—Si、B—O）连接而成的新型多孔材料，具有可调孔径尺寸和多种官能团。近年来，已被用于水处理膜材料的改性制备中。简述了亚胺类COFs材料的制备与应用，着重介绍了亚胺类COFs改性膜在有机染料分离、海水淡化、渗透气化、重金属离子的去除和有机溶剂纳滤的最新应用进展，分析了亚胺类COFs材料在水处理膜中的作用机理。得出COFs改性水处理膜在水处理领域内由于制作成本高、膜孔径不合适、易被污染等问题导致研究较少，解决以上问题是未来研究的重点。

关键词：亚胺类共价有机框架膜改性膜分离水处理