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聚氯乙烯超滤膜对臭氧的耐受性研究:与聚偏氟乙烯膜的对比

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中国环境科学 2024年

作者：黄镇李凯万琪琪潘名宾胡灵琦文刚西安建筑科技大学环境与市政工程学院西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西省环境工程重点实验室中国市政工程中南设计研究总院有限公司

臭氧氧化技术在水处理中已被广泛应用，但臭氧对高分子超滤膜的影响研究尚不系统和深入.为探明高分子超滤膜对于臭氧的耐受机制，本研究以聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）膜与聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride，PVDF）膜为代... 详细信息

臭氧氧化技术在水处理中已被广泛应用，但臭氧对高分子超滤膜的影响研究尚不系统和深入.为探明高分子超滤膜对于臭氧的耐受机制，本研究以聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）膜与聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride，PVDF）膜为代表，通过模拟0.5年的0.1 mg/L臭氧暴露的浸泡实验，系统评估臭氧对膜透水能力、污染物截留能力及机械性能的影响，并分析化学性质变化.结果显示，PVC膜在36 h臭氧作用下，透水率显著提升，最高达新膜的4倍以上，对腐殖酸（Humic Acid，HA）的截留能力下降约27.6%，且透水与截留性能随暴露时间延长持续下降.PVDF膜初始阶段透水率提升更显著，老化36 h后HA截留性能降低了40.2%左右，且性能在老化1 h后就趋于稳定.臭氧老化导致两种膜的亲水性减弱，但PVC膜亲水性下降幅度较小，显示出其在保持亲水特性方面的相对优势.膜结构机理分析表明，臭氧主要通过氧化并导致亲水添加剂聚乙烯吡咯烷酮（Polyvinyl Pyrrolidone，PVP）的流失而损伤膜性能，膜基质本身保持完整，SEM观察亦证实了这一点.老化后两膜的机械性能均有所下降，但PVDF膜展现出相对较高的机械强度.综合比较PVC、PVDF与PES三种膜的抗臭氧能力，从截留、抗污染、亲水及机械性能综合考量，PVC在抗臭氧老化方面具有相对优势，PVDF次之，聚醚砜（Polyethersulfone，PES）表现较弱.这些发现为高分子超滤膜在含臭氧水处理环境中的应用与优化提供了实验依据与理论参考.

关键词：超滤膜聚氯乙烯(PVC) 聚偏氟乙烯(PVDF) 臭氧耐受性膜老化

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基于交联分子改性的抗污染超滤膜研制

膜科学与技术 2024年

作者：杜致尧厍景国管旺旺闫弘津武春瑞吕晓龙天津工业大学材料科学与工程学院省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室

针对聚醚砜（PES）超滤膜固有的疏水性而导致的膜污染、分离性能下降等问题，设计了便捷高效的“亲水交联网络”策略。在PES溶解过程中加入3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）和聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE），两者在铸膜液中发成原位开... 详细信息

针对聚醚砜（PES）超滤膜固有的疏水性而导致的膜污染、分离性能下降等问题，设计了便捷高效的“亲水交联网络”策略。在PES溶解过程中加入3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）和聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE），两者在铸膜液中发成原位开环反应生成长链分子（A-P）。之后在相转化过程中引发A-P分子水解缩合生成Si-O-Si化学交联点构建亲水交联网络，制备了PES超滤膜。重点探究了A-P含量对PES膜结构和性能的影响，结果表明：随着A-P分子含量的增加，PES膜亲水性明显提升，孔径增大，最可几孔径占比增加，纯水通量相较于原膜提升了近4倍，BSA截留率提升到98%。

关键词：聚醚砜超滤膜原位开环交联网络抗污染

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丙烯酸酯类两亲性共聚物超滤膜的制备及性能

膜科学与技术 2024年第5期44卷 32-39页

作者：蒋亚妮赵自豪苏茜薇朱礼恒田华薛云云杜斌钱佳成王建宇凌君朱宝库浙江大学高分子科学与工程学系膜与水处理技术教育部工程研究中心杭州310058 浙江大学绍兴研究院大健康材料中心绍兴312099

为探索环保型高性能水处理超滤膜材料,设计、合成了仅含碳、氢、氧元素的丙烯酸酯类两亲性共聚物-聚(甲基丙烯酸甲酯-co-丙烯酸丁酯-co-甲基丙烯酸)[P(MMA-co-BA-co-MAA),简写为PMBM],研究了PMBM超滤膜的制备、结构和性能.研究发现,通... 详细信息

为探索环保型高性能水处理超滤膜材料,设计、合成了仅含碳、氢、氧元素的丙烯酸酯类两亲性共聚物-聚(甲基丙烯酸甲酯-co-丙烯酸丁酯-co-甲基丙烯酸)[P(MMA-co-BA-co-MAA),简写为PMBM],研究了PMBM超滤膜的制备、结构和性能.研究发现,通过非溶剂诱导相转化法(NIPS)制备的PMBM超滤膜具有良好的亲水性和抗污染性,不同羧基含量的PMBM膜在不同pH下的性能差别较大.其中MAA质量分数为11%的PMBM-11膜在中性条件下纯水通量为1310 L/(m^(2)·h·MPa),对BSA的截留率为98%,BSA污染后的通量恢复率(FRR)达到79%.

关键词：聚丙烯酸酯两亲性共聚物羧基超滤膜抗污染

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市政给水厂集约型压力式超滤膜设计案例

给水排水 2024年第5期50卷 42-47页

作者：叶宇兵李响上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

某工程面对某市政给水厂扩容改造时面临的用地紧张难题,采用管式静态混合器-斜管沉淀池-压力式超滤膜的短流程净水工艺,出水平均浑浊度为0.03 NTU、CODMn为0.91 mg/L,处理效果稳定,供水安全性高。此外,本工程超滤膜系统通过上行下给式... 详细信息

某工程面对某市政给水厂扩容改造时面临的用地紧张难题,采用管式静态混合器-斜管沉淀池-压力式超滤膜的短流程净水工艺,出水平均浑浊度为0.03 NTU、CODMn为0.91 mg/L,处理效果稳定,供水安全性高。此外,本工程超滤膜系统通过上行下给式布置方案、优化管廊层布置、合理布置各功能单元等措施,有效实现了超滤膜车间的集约化设计,相对面积指标仅为111.15 m^(2)/(万m^(3)/d),节地效果显著,可为面积受限条件下市政给水厂压力式超滤膜车间的布置提供参考。

关键词：超滤膜集约型压力式面积指标短流程

改性凹凸棒石/PVP/PVDF超滤膜制备及性能测试

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中国给水排水 2024年第13期40卷 55-60页

作者：李鑫清房平宋经华杜明山张怡萱西安工程大学城市规划与市政工程学院陕西西安710000

近年来,聚偏氟乙烯(PVDF)膜由于其多项优异性能被广泛应用于水处理领域。但PVDF膜的疏水性导致其在水处理过程中极易受到污染,影响水处理效果。基于此,使用凹凸棒石(ATP)为改性剂,通过NIPS法制膜,并完成聚多巴胺(PDA)的附着处理。结果表... 详细信息

近年来,聚偏氟乙烯(PVDF)膜由于其多项优异性能被广泛应用于水处理领域。但PVDF膜的疏水性导致其在水处理过程中极易受到污染,影响水处理效果。基于此,使用凹凸棒石(ATP)为改性剂,通过NIPS法制膜,并完成聚多巴胺(PDA)的附着处理。结果表明,相较于纯膜,改性膜水通量提升68.35%,对牛血清白蛋白(BSA)的截留率提升43.48%,通量恢复率最高提升44.6%,接触角下降32.05%,这些改变可成功提升膜的使用寿命,使膜的适用范围变得更加宽广。

关键词：聚偏氟乙烯凹凸棒石聚多巴胺超滤膜抗污染性能

高通量聚间苯二甲酰间苯二胺超滤膜的制备与性能研究

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膜科学与技术 2024年第5期44卷 100-107页

作者：刘春波刘玮徐瑞松唐石云赵蔚朱志扬何沛由博妍冯欣张冉侯蒙杰李琳王同华云南中烟工业有限责任公司云南省烟草化学重点实验室昆明650231 红塔烟草(集团)有限责任公司玉溪卷烟厂卷包一车间玉溪653100 大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室大连市膜与膜过程重点实验室大连116024 抚顺市食品检验检测所抚顺113000

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为膜材料,H_(2)O和CaCl_(2)为混合添加剂,采用L-S相转化法制备PMIA基超滤膜,并分别考察了H_(2)O和CaCl_(2)浓度对超滤膜的孔结构、孔隙率、水渗透通量以及对葡聚糖截留性能的影响规律.结果表明,引入适量H_(... 详细信息

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为膜材料,H_(2)O和CaCl_(2)为混合添加剂,采用L-S相转化法制备PMIA基超滤膜,并分别考察了H_(2)O和CaCl_(2)浓度对超滤膜的孔结构、孔隙率、水渗透通量以及对葡聚糖截留性能的影响规律.结果表明,引入适量H_(2)O作为助溶剂,会提高CaCl_(2)在DMAc溶剂中的溶解度,降低溶剂与非溶剂的交换速率,延迟相分离使得膜形成更发达的海绵状孔和直通型指状孔结构,因而具有较高的孔隙率、纯水渗透率以及葡聚糖截留率;同样,向铸膜液体系中加入适量的CaCl_(2),离子-偶极作用会破坏PMIA分子间的氢键,因增加了铸膜液的热力学稳定性而延迟相分离.当H_(2)O的添加质量分数为10%,CaCl_(2)为4%时,所制备PMIA超滤膜的孔隙率高达73.7%,纯水渗透率为16970 L/(m^(2)·h·MPa),同时对相对分子质量为150000葡聚糖的截留率为90.5%,BSA截留率为98.9%,展现出良好的应用前景.

关键词：超滤膜芳香族聚酰胺聚间苯二甲酰间苯二胺添加剂孔结构调控

聚醚砜/改性UiO66共混超滤膜的制备与性能

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精细化工 2024年

作者：刘源骞陈英波许林哲陶柯宇陆旭王潇哲天津工业大学材料科学与工程学院

采用溶剂热法在金属有机框架(MOFs)粒子UiO66上引入氨基和聚吡咯烷酮(PVP)，制备了改性MOFs粒子PVP-UiO66-NH2，将其与聚醚砜(PES)共混后，通过相转化法制备了超滤膜PVP-UiO66-NH2/PES。采用FTIR、XRD、SEM、TEM和共聚焦显微镜(CLSM)对P... 详细信息

采用溶剂热法在金属有机框架(MOFs)粒子UiO66上引入氨基和聚吡咯烷酮(PVP)，制备了改性MOFs粒子PVP-UiO66-NH2，将其与聚醚砜(PES)共混后，通过相转化法制备了超滤膜PVP-UiO66-NH2/PES。采用FTIR、XRD、SEM、TEM和共聚焦显微镜(CLSM)对PVP-UiO66-NH2和PVP-UiO66-NH2/PES进行了表征，考察了PVP-UiO66-NH2质量分数对PVP-UiO66-NH2/PES性能的影响。结果表明，PVP-UiO66-NH2具有纳米级的粒径(41 nm)，形状圆润。由质量分数2.5%的PVP-UiO66-NH2制备的PVP-UiO66-NH2/PES膜(P-2.5)具有较好的综合性能，内部的指状孔呈现良好的立体形态，孔道直立；拉伸强度约为3.06 MPa，断裂伸长率为14.3%；具有81.43%的孔隙率和75.2°的水接触角；在0.1 MPa的测试压力下，其纯水通量为506.9 L/(m2·h)；被牛血清蛋白(BSA)污染后经简单水冲洗，通量恢复率达到了95.97%；在600 min的过滤测试中，其水通量仍能维持在300 L/(m2·h)左右。PVP-UiO66-NH2/PES较好的分离性能归因于PVP-UiO66-NH2在PES膜上良好的分散性和均匀孔道结构。

关键词：超滤膜聚醚砜改性UiO66 共混抗污染性功能材料

单宁酸改性MOF-808掺杂聚醚酰亚超滤膜的制备及性能

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精细化工 2024年

作者：于思伟钟招煌李新冬郏江辉蔡勐包罗朱勤燕黄万抚江西理工大学河流源头水生态保护江西省重点实验室赣州市赣江流域水质安全保障技术创新中心

通过混合法将单宁酸（TA）包裹在金属有机框架MOF-808纳米粒子的表面，制备了TA@MOF-808纳米粒子，然后采用相转化法制备了TA@MOF-808掺杂聚醚酰亚胺（PEI）的TA@MOF-808/PEI超滤膜。通过FTIR、XRD、SEM、XPS对TA@MOF-808纳米粒子进行... 详细信息

通过混合法将单宁酸（TA）包裹在金属有机框架MOF-808纳米粒子的表面，制备了TA@MOF-808纳米粒子，然后采用相转化法制备了TA@MOF-808掺杂聚醚酰亚胺（PEI）的TA@MOF-808/PEI超滤膜。通过FTIR、XRD、SEM、XPS对TA@MOF-808纳米粒子进行了表征，采用FTIR、AFM、接触角测试仪（CA）对膜的化学结构、表面形貌及亲水性进行了表征，对超滤膜的溶剂通量和溶质截留率进行了测试，考察了TA@MOF-808纳米粒子掺杂质量分数（以制备超滤膜的原料总质量为准，下同）对TA@MOF-808/PEI超滤膜纯水通量和牛血清白蛋白（BSA）截留率的影响，并分析其耐酸和抗污染性能。结果表明，当TA@MOF-808纳米粒子掺杂质量分数为0.04%时，制备的TA@MOF-808/PEI超滤膜（M4）具有优异的性能，其在0.10 MPa跨膜压力下的纯水通量高达926.1 L/(m2·h)，对质量浓度1.0 g/L的BSA截留率为97.3%。在pH＝3的稀硫酸溶液进行的14 d长期运行稳定性测试中，M4纯水通量维持在840～845 L/(m2·h)，BSA截留率为97.5%；以质量浓度0.6 g/L的BSA溶液为模拟污染物的抗污性能测试中，M4纯水通量恢复率＞93%。

关键词：超滤膜单宁酸复合纳米材料耐酸稳定金属有机框架水处理技术

PCNF絮凝剂处理高藻水缓解超滤膜污染特性分析

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水处理技术 2024年第10期50卷 44-50页

作者：王冰刘光洲潘海丰姚萌沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168 深圳信息职业技术学院广东深圳518172

本文以自制纳米Fe_(3)O_(4)为凝聚核心,羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为粘合剂,搭配聚合硫酸铁(PFS)制备了新型复合絮凝剂(PCNF)。研究结果表明,纳米Fe_(3)O_(4)和PFS的质量比是决定新型絮凝剂PCNF絮凝效果的关键因素,当纳米Fe_(3)O_(4)和PFS... 详细信息

本文以自制纳米Fe_(3)O_(4)为凝聚核心,羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为粘合剂,搭配聚合硫酸铁(PFS)制备了新型复合絮凝剂(PCNF)。研究结果表明,纳米Fe_(3)O_(4)和PFS的质量比是决定新型絮凝剂PCNF絮凝效果的关键因素,当纳米Fe_(3)O_(4)和PFS的质量比为1:3时,Zeta电位为-1.5 mV,吸附电中和作用下对藻类物质去除效果较好。表面带有负电荷且具有松散结构的絮体,在超滤膜表面形成易于冲洗的滤饼层,且与超滤膜表面形成较强的静电斥力,超滤过程中比通量下降至0.69,相对污染总值0.33且不可逆污染占比仅仅34.65%,均优于传统絮凝剂PACl。通过微界面机制分析认为,新型PCNF絮凝剂与藻类物质形成的絮体结构,对缓解高藻水体引起的超滤膜污染有重要作用。

关键词：高藻水纳米Fe_(3)O_(4) 聚合硫酸铁超滤膜膜污染

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