亲水性纳滤膜的制备与性能研究
26994800_高性能疏松纳滤膜的制备研究进展
第42卷第5期2022年5月Vol.42No.5May ，2022工业水处理Industrial Water TreatmentDOI ：10.19965/ki.iwt.2021-0361高性能疏松纳滤膜的制备研究进展樊华1，王一雯1，2，姜钦亮2，范敏2，桂双林2，韩飞2（1.南昌大学资源环境与化工学院，鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室，江西南昌330031；2.江西省科学院能源研究所，江西南昌330096）[摘要]疏松纳滤（Loose nanofiltration ，LNF ）是近几年发展迅速并得到大量研究的一种纳滤分离技术。
LNF 膜是一种具有纳滤（NF ）和超滤（UF ）边界孔径的膜，可以在较低的压力下应用且具有较高的选择性，应用前景广阔，尤其在生物质和废水资源化方面表现出明显的优势，是目前的研究热点之一。
介绍了近年来关于LNF 膜在运行机理、制备方法和应用范围等方面的研究进展；重点介绍了目前LNF 膜的制备方法，这些方法主要是通过提升膜表面的亲水性来提升膜的分离性能。
主要包括最基本的制备方法（相转化法、界面聚合法），以及在此基础上发展起来的贻贝启发沉积法、有机无机杂化法等，并阐述了根据不同的应用环境，针对性地采用不同方法所制得膜的性能特点及其优势。
由于不断提升的标准和越来越注重的资源循环需求，LNF 膜在资源回收和废水处理领域都展现出了不俗的表现。
最后结合LNF 膜近年来的研究进展，对其未来的研究方向和应用前景进行了展望，为未来疏松纳滤膜的性能提升和应用提供参考。
［关键词］疏松纳滤膜；相转化；界面聚合［中图分类号］X703；TQ028.8［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2022）05-0001-10Research progress of preparation of high performanceloose nanofiltration membranesFAN Hua 1，WANG Yiwen 1，2，JIANG Qinliang 2，FAN Min 2，GUI Shuanglin 2，HAN Fei 2（1.School of Resources ，Environmental &Chemical Engineering ，Nanchang University ，Key Laboratory ofPoyang Lake Environment and Resource Utilization ，Ministry of Education ，Nanchang 330031，China ；2.Energy Research Institute of Jiangxi Academy of Science ，Nanchang 330096，China ）Abstract ：Loose nanofiltration （LNF ）is a nanofiltration separation technique that is developing rapidly and gettinga lot of research in recent years.Due to its high selectivity in nanofiltration and strong ability to operate under lower pressure ，LNF membrane ，a membrane with nanofiltration （NF ）and ultrafiltration （UF ）boundary apertures ，has be⁃come a research hot spot with broad application prospect.It exhibits distinct advantages in resource recovery frombiomass and wastewater.The recent developments of LNF membranes in terms of operating mechanism ，preparation methods ，and application scope were reviewed.The current preparation methods of LNF films were mainly intro⁃duced ，which was to improve the separation performance of membrane by improving the hydrophilicity of membrane surface.The most basic preparation methods of LNF membrane （phase transformation method ，interface polymeriza⁃tion method ），and the research progress of mussel inspired deposition method ，organic -inorganic hybrid method etc developed on the basis of these methods were mainly introduced.Also ，the performance characteristics and advan⁃tages of the films prepared by different methods according to different application environments were described.In terms of the application of LNF membranes ，due to the increasing standards and focus on the demand for resource re⁃cycling ，LNF membranes show excellent performance in the fields of resource recycling and wastewater treatment.In the end ，combined with the recent research progress ，the future research directions and application prospects of the LNF membranes were discussed.It provides reference for the performance improvement and future application［基金项目］国家自然科学基金项目（NSFC21567009）；江西省科学院博士资助项目（2019-YYB-05）；普惠制一类资助项目（2019-XTPH1-05）开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：专论与综述工业水处理2022-05，42（5）of porous nanofiltration membrane.Key words ：loose nanofiltration membrane ；phase inversion ；interfacial polymerization膜分离技术，如超滤、纳滤和反渗透，由于能耗小、效率高、操作条件简单、运行成本低、易于产业化且对环境友好，已被广泛应用于污水处理、海水淡化等领域。
我国纳滤膜技术的研究进展
纳 滤是 介 于 反 渗 透 和 超 滤 之 间 的 一 种 膜 分 离技 术 由 于其 操 作 压 力 较 低 ．对 一 、二 价 离 子有 不 同选 择性 ．对 小 分子 有机 物 有 较 高 的 截 留 性 等 特 点 ．所 以 近年来发展较快 ，国外膜与膜组器 已商品化 ．并步人 工 业化 应 用 阶 段
夏冰 等 人 用侧 链 上 带 有 亲 水 性 酚 酞 基 的 聚 芳 醚 砜 （ＰＥＳ—Ｃ）经 硫 酸 磺 化 制 得 磺 化 聚 芳 醚 砜 （ＳＰＥＳ Ｃ），再用 ＳＰＥＳ—Ｃ 制 得 了 荷 负 电 纳 滤 膜 。 作 者 还 研 究 了 膜 的 电 性 能 、染 料 电荷 数 和 分 子 量 与 膜 选择 性 的关 系 。结 果 表 明 该 膜 能 有 效分 离分 子 量 为 ３ＯＯ～ ７００的荷 负 电 染 料 。
我 国绱 滤 膜技 术 的 研 究 始 于 ９０年 代 初 ．初 期 把 纳 滤 膜 称 为 疏 松 型 ”反 渗 透 膜 或 紧 密 型 ”超 滤 膜 。 ｌ ９９３年 高 从 蜡 院 士 在 兴城 会 议 上 首 次 提 出 了 纳滤 膜 概 念 ．并 对 国 外 纳 滤 膜 技 术 进 展 作 了 简 要 介 绍 自此 纳 滤膜 技 术 受到 国 内膜 分 离 和 水 处 理 等 领 域科 技 工 作 者 的 广 泛 关 注 ，近 十 年 来 在 《水 处 理 技 术 》、 《膜科学 与技术》、《高分子通报 》、《化工新型材料 ≥等 刊 物 上 和有 关 专业 会 议 上 发 表 论 文 ５０余 篇 。本 文 旨 在 对 国 内 近 十 年 纳滤 膜 技 术 的 研 究 进 展 概 况 作 综合 介 绍 ，以期 推 动 我 国 纳 滤 膜 技术 的更 快 发 展 ，为 国 民 经 济 发 展 作 出 新 贡献 。
聚苯乙烯磺酸盐／聚乙烯亚胺交联纳滤膜的
(54)发明名称聚苯乙烯磺酸盐／聚乙烯亚胺交联纳滤膜的制备方法(57)摘要本发明公开了一种高分子有机膜的制备方法，具体是指一种聚苯乙烯磺酸盐／聚乙烯亚胺交联纳滤膜的制备方法。
本发明是以聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺为溶质，溶解在水中，并通过喷雾凝胶法在支撑膜上复合上一层上述交联超薄功能层，再经烘干，由酸使聚合物凝胶化，直至复合膜的形成。
本发明的优点是复合膜工艺新颖，工芝条件容易控制，所得纳滤膜具有良好的亲水性，强度较高，同时交联聚合物上带有多种荷电功能基团，可以有效的调节所得膜的选择性和亲水性、疏水性以及相容性，复合膜对于无机盐盐的截留较高。
本发明所制备的膜可广泛应用于各种分离行业，尤其是水溶液的分离。
权利要求书1．一种聚苯乙烯磺酸盐／聚乙烯亚胺交联纳滤膜的制备方法，其特征包括以下步骤：(1)将聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺按质量比为40：1～40共混，作为溶质溶解在溶剂中，搅拌至透明，溶液中聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺的总质量分数为0.1~ 5%，添加交联剂，交联剂占聚合物溶液总质量的0. 005～126，搅拌加热至30～50℃使聚合物预交联，得到均匀的铸膜液；其中，溶剂为水；交联剂为戊二醛；(2)将铸膜液用真空泵脱泡0.5～4小时；(3)然后把铸膜液倒在多孔性支撑膜的表面，保持l～5分钟，用橡胶辊除去残留在多孔性支撑膜表面的铸膜液；(4)将刮有铸膜液的支撑膜放入真空烘箱中加热至40～60℃，干燥10～40分钟使溶剂挥发，然后取出倾斜45～90。
放置，用喷雾器将浓度4～20%的酸溶液喷雾到刮有铸膜液一面的膜上，使聚合物凝胶化，继续放入真空烘箱中干燥10～50分钟，保持温度40～60℃，待溶剂挥发完毕，在真空烘箱中的压力为0. 096Mpa；(5)然后在普通烘箱中加热固化1～5h，保持温度40～60℃，即可得到聚苯乙烯磺酸盐／聚乙烯亚胺交联纳滤膜。
2．根据权利要求l所述的制备方法，其特征在于历述的聚苯乙烯磺酸盐为聚苯乙烯磺酸钠。
纳滤膜锂镁分离机理与影响因素研究进展
纳滤膜锂镁分离机理与影响因素研究进展
燕宇飞;王锦;王武斌
【期刊名称】《环境科学与技术》
【年(卷),期】2024(47)1
【摘要】锂作为21世纪的重要能源金属,被广泛应用于新能源和电池技术领域,但
因其存在于盐湖等资源分布不均匀的环境中,使得高效分离锂和镁成为技术挑战。
该文聚焦于纳滤膜技术在锂镁分离中的关键影响因素,首先,对膜表面形貌、孔径和
孔径分布的调控进行了深入探讨,这些因素直接影响着锂镁分离效率。
其次,粗糙度
和膜厚度的适度调节被证明能够显著提高水渗透性,但这也引入了抗污染性的问题。
同时揭示了纳滤膜正电荷的重要性以及如何调节交联度以增强镁的截留效果。
此外,亲水性和官能团的引入被证明也能提高水通量,进一步优化了分离效果。
最后,对开
发新型膜材料、揭示界面聚合反应机制、提高抗污染性能等方面提出了展望,旨在
为锂回收纳滤技术提供参考。
【总页数】10页(P122-131)
【作者】燕宇飞;王锦;王武斌
【作者单位】北京交通大学环境学院;北京交通大学唐山研究院
【正文语种】中文
【中图分类】X703.1
【相关文献】
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对于纳滤膜分离技术的探讨
对于纳滤膜分离技术的探讨摘要：本文主要介绍了纳滤膜分离技术的原理，特点。
阐述了当前纳滤在国内外的发展情况以及介绍了有关纳滤膜的具体应用并对今后纳滤技术发展进行了展望。
关键词：纳滤膜；反渗透；纳滤分离；纳滤技术；应用前景正文：纳滤膜的研究始于20世纪70年代，是由反透膜发展起来的，早期称为“疏松的反渗透膜”，将介于反渗透和超滤之间的膜分离技术称为“杂化过滤”。
直到20世纪90年代，才统一称为纳滤。
纳滤技术是为了适应工业软化水的需求及降低成本而发展起来的一种新型的压力驱动膜过程。
纳滤膜的截留分子量在200～2000 之间，膜孔径约为1 nm左右，适宜分离大小约为1 nm的溶解组分，故称为“纳滤”。
纳滤膜分离在常温下进行，无相变，无化学反应，不破坏生物活性，能有效的截留二价及高价离子、分子量高于200 的有机小分子，而使大部分一价无机盐透过，可分离同类氨基酸和蛋白质，实现高分子量和低分子量有机物的分离，且其成本比传统工艺还要低。
因而被广泛应用于超纯水制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。
我国从20世纪80年代后期就开始了纳滤膜的研制，在实验室中相继开发了CA－CTA纳滤膜S－PES涂层纳滤膜和芳香聚酰胺复合纳滤膜，并对其性能的表征及污染机理等方面进行了试验研究，取得了一些初步的成果。
但与国外相比，我国纳滤膜的研制技术和应用开发都还处于起步阶段。
纳滤的原理：纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术，它可以除去直径为1 nm 左右的颗粒，截留相对分子质量界限为200～1000，对一价盐的脱除率低于90%，对二价盐的脱除率高于90%由此可认为纳滤膜的孔径接近于反渗透膜，可称为无孔膜。
纳滤膜大多为荷电膜，纳滤的原理为溶解—扩散模式，对溶质的分离由化学势梯度和电势梯度共同控制。
纳滤膜的特点由于纳滤膜特殊的孔径范围和制备时的特殊处理( 如复合化、荷电化等) ，使其具有较特殊的分离性能。
纳滤膜的生产方法全解析
纳滤膜的生产方法全解析纳滤膜（Nanofiltration Membrane）是一种常用于分离和过滤微小分子的高效过滤膜。
纳滤膜的生产方法主要包括物理法、化学法和生物法。
1.物理法生产纳滤膜：物理法生产纳滤膜通常包括两个步骤：膜材料的选择和膜的制备过程。
（1）膜材料的选择：根据纳滤的要求，选择合适的材料作为膜基材料，通常是聚合物材料，如聚酰胺、聚酯、聚丙烯等。
其中，聚酰胺材料常用于生产纳滤膜，因其具有良好的分离性能和化学稳定性。
（2）膜的制备过程：物理法的膜制备过程通常包括溶液浇筑、干燥和交联等步骤。
首先，将膜材料溶解于溶剂中得到膜溶液，然后将膜溶液浇筑到基板上，通过控制干燥速度来形成膜层。
最后，进行交联处理，提高膜的力学强度和稳定性。
2.化学法生产纳滤膜：化学法主要包括熔融铸膜、溶液扩散和界面聚合等方法。
（1）熔融铸膜：将高分子材料熔化后，通过铸膜方式制备纳滤膜。
该方法具有简单、快速的特点，但膜的稳定性和分离性能较差。
（2）溶液扩散：将高分子溶解于溶剂中，通过扩散将溶液中的高分子物质沉积在基板上形成膜层。
该方法可以制备具有良好分离性能的纳滤膜，但制备过程较为复杂。
（3）界面聚合：通过交联反应将两种或多种物质聚合在一起制备纳滤膜。
该方法能够制备具有较高分离性能和稳定性的纳滤膜，但需要控制反应条件，制备过程较为繁琐。
3.生物法生产纳滤膜：生物法主要是通过利用微生物、细胞等生物体自身的特性来制备纳滤膜。
例如，利用细胞外表皮和细胞内的酶多肽分子在一个固定的物理骨架上形成聚酰胺纳滤膜。
该方法具有制备简单、膜层较薄等特点，但在应用前需要彻底去除生物体，以避免对产品质量的影响。
总结：纳滤膜的生产方法主要包括物理法、化学法和生物法。
选择适当的膜材料、控制膜的制备过程以及合理的交联或聚合方法，都对膜的性能和稳定性有着重要影响。
同时，纳滤膜的生产方法还需要考虑成本、可扩展性和环境友好性等方面的因素。
二氧化钛改性复合纳滤膜的制备及其性能
二氧化钛改性复合纳滤膜的制备及其性能魏思宇;陈英波【摘要】传统的聚酰胺(PA)复合纳滤膜是由哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)通过界面聚合的方式制备而成的,但通量较低、易污染等缺点一直制约着它的工业化发展.近年来,关于提高聚酰胺复合膜纳滤通量的研究有很多,例如在水相或油相中加入纳米粒子和多孔材料等.由于二氧化钛(TiO2)结构和官能团的优势,选择亲水TiO2作为纳米粒子添加剂加入哌嗪中和油相TMC发生界面聚合反应,通过表面元素分析、水接触角测试(WCA)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对膜表面的化学成分、亲水性及形貌进行表征.测试结果表明,当缚酸剂浓度达到3％时PA的水渗透性能最优,随着TiO2的加入,膜的水接触角变小、亲水性增强,当TiO2浓度达到0.2％时,纳米复合膜对硫酸钠溶液的通量达到20 L/(m2·h),截留率达98.73％.【期刊名称】《河南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(030)002【总页数】5页(P52-56)【关键词】二氧化钛;纳滤膜;界面聚合【作者】魏思宇;陈英波【作者单位】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,天津300387;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,天津300387【正文语种】中文【中图分类】TB324近年来，TFC纳滤膜已应用在水处理和盐水分离中，但其对一价盐和二价盐的分离系数低、通量不高等缺点，一直是水处理过程中的难题.后来，研究人员发现在皮层中添加无机纳米粒子可以提高复合膜的选择性、机械性、抗污性和渗透性等[1]，这种新型的膜被叫作纳米薄层复合膜(TFN).纳米粒子的添加可以使膜孔表面形成纳米水通道从而使膜的渗透性能有大幅度提高，纳米粒子和聚酰胺层通过形成氢键或者配位键使其固定在复合膜中，可减少孔缺陷[2].目前，研究者尝试过将二氧化钛、氧化石墨烯、二氧化硅和碳纳米管等添加到PA膜中以提高TFN膜的性能[3-5].Jeong等[6]在界面聚合过程中添加了LTA杂化型沸石片制备TFN膜，实验结果显示复合膜水通量明显提高，并且截留率保持稳定，原因是超亲水的纳米级多孔沸石片提供了一个多孔的水通道.Peyravi等[7]把二氧化钛加入有机相中进行界面聚合制备的TFN膜，实现了高截留率并且耐有机溶剂.Xia等[8]把氧化石墨烯添加到复合膜中使膜表现出极好的亲水性.Kim等[9]用碳纳米管制备的反渗透膜展示了良好的分散性和水通量.本研究将亲水性纳米级二氧化钛添加到水相哌嗪中，并和油相TMC进行界面聚合，制备出了高通量、高截留率的纳米复合纳滤膜，实验过程简单有效且易于工业化.1 实验部分1.1 试剂与材料二氧化钛纳米颗粒(直径小于40 nm),阿拉丁试剂有限公司；三乙胺，分析纯，天津科密欧化学试剂公司；哌嗪，分析纯,天津风船化学试剂公司；均苯三甲酰氯，分析纯，阿拉丁试剂有限公司；正己烷，分析纯,天津风船化学试剂公司；聚醚砜(PES)超滤膜(截留分子量为20 000), 星达(泰州)膜科技有限公司.1.2 膜的制备传统的聚酰胺纳滤膜是在超滤膜表面通过水相哌嗪(PIP)和油相均苯三甲酰(TMC)界面聚合制备出的一层超薄致密的聚酰胺纳滤层.用二氧化钛改性传统的聚酰胺复合纳滤膜的方法是将不同浓度的二氧化钛添加到水相(PIP水溶液)中进行界面聚合，然后和有机相(溶质TMC,溶剂正己烷)进行界面聚合，具体操作方法如下：(1)选取聚醚砜(PES)商品膜作为超滤平板膜的基膜，用超纯水浸泡12 h，去除商品膜表面的甘油和防腐剂，分别配制含有不同浓度的二氧化钛并加入0.02 g/mL的PIP水溶液和一定量的缚酸剂(三乙胺),然后与0.001 5 g/mL的TMC正己烷有机相反应；(2)选取16 cm×16 cm的PES基膜平整地固定在制备好的模具之间，用滚轮把表面多余的水分去除干净，用固定夹夹住，在基膜表面加入适量含有不同浓度二氧化钛的0.02 g/mL的PIP水溶液和一定量的三乙胺，浸泡5 min后将基膜表面多余的水分倒出去，表面残余的水分放在通风橱中自然晾干；(3)在晾干后的基膜表面加入适量0.001 5 g/mL的TMC正己烷有机溶液，浸泡1 min后将基膜表面的有机溶液倒出去，然后立即将基膜放入60 ℃的烘箱中继续聚合1 min；表1 膜制备过程中各个试剂的浓度Tab.1 Concentration of each reagent during membrane preparation g/mL膜水相溶液ρ(PIP)油相溶液ρ(TMC)ρ(二氧化钛)PES---PA0.020.001 50PA/10.020.001 50.001PA/20.020.00150.002PA/30.020.001 50.003PA/40.020.001 50.004PA/50.020.001 50.005(4)给制备好的不同浓度的聚酰胺复合膜贴好标签，保存在纯水中备用；(5)通过超声均匀地把二氧化钛分散在0.02 g/mL的PIP水溶液中，含量详见表1，所制备的膜分别被标记为PA、PA/1、PA/2、PA/3、PA/4和PA/5.三乙胺的浓度分别为0 g/mL、0.01 g/mL、0.02 g/mL、0.03 g/mL.1.3 膜的表征采用扫描电镜(SEM)、特征X射线能谱(EDX)、静态接触角等对复合膜的形貌结构进行表征.1.4 膜分离性能测试聚酰胺复合纳滤膜水通量测试是在不锈钢膜池上进行的，膜池面积为19.625 cm2.在水通量测试前，需要把所测试的膜在25 ℃超纯水中于0.5 MPa下预压30 min.按照公式(1)计算水通量[10]：(1)式中：F为纯水通量，L/(m2·h)； J为膜透过水的体积，L；A为分离膜的有效面积，m2；t为测试时间，h.使用1 g/L的Na2SO4溶液对复合膜的截留性能进行分析，将每次测试的原液及在不同时间段所接取的过滤液通过电导率仪测定其电导率，根据变化曲线计算出透过液的浓度，按照公式(2)计算复合膜对盐的截留率[11]：(2)式中：R为截留率; cp为透过液浓度; cf为原液浓度.2 结果与讨论2.1 缚酸剂对纳滤膜水通量的影响图1 在水相中加入不同浓度的缚酸剂对聚酰胺纳滤膜通量截留率的影响Fig.1 Effect of acid-binding agent in water phase on the flux and rejection of polyamide nanofiltration membrane为了提高纳滤膜的水通量，研究在哌嗪水溶液中添加不同浓度的缚酸剂对膜性能的影响，本实验选用三乙胺作为缚酸剂，添加到质量浓度为0.03 g/mL的水相中，和质量浓度为0.001 5 g/mL的有机相进行界面聚合.三乙胺作为开孔剂，一方面可以提高水通量，另一方面可以促进反应正向进行，加快反应进程与成膜速率.选用质量浓度为0.03 g/mL的三乙胺哌嗪水溶液，按照界面聚合的制备过程，测试聚酰胺纳滤膜的通量截留率，结果如图1所示.随着三乙胺浓度在水相溶液中的增加，通量也急剧增加，并且截留率保持相对稳定.但是,由于三乙胺的浓度超过哌嗪水溶液的浓度会对界面聚合产生负面影响，这是因为三乙胺所带的氨基会和水相哌嗪共同竞争油相中所带的酰氯键，所以采用0.03 g/mL为三乙胺的最佳浓度，接下来所有界面聚合的水相溶液都加入0.03 g/mL的三乙胺.2.2 复合膜结构表征2.2.1 SEM图像复合膜和纳米复合膜的表面SEM图像见图2.如图2所示，测试了含不同浓度的二氧化钛聚酰胺复合纳滤膜的表面形貌，从图2中可以看到PA膜存在经典的小球状形貌.但是，在水相中添加二氧化钛的PA膜，随着二氧化钛含量的增加，膜表面的白色颗粒密集，当二氧化钛的质量浓度达到0.003 g/mL时，膜表面已经出现了非常严重的团聚现象.图2 复合膜和纳米复合膜的表面SEM图像Fig.2 SEM images of TFC and TFN membranes2.2.2 膜表面元素分析复合膜和纳米复合膜的EDX图像分析见表2.从表2可以看出，添加纳米二氧化钛后复合膜的Ti和O元素含量较高，这说明纳米颗粒进入了复合膜的聚酰胺层中，为复合膜带来了更好的亲水性和水通道，原因是二氧化钛表面具有大量的亲水羟基.2.2.3 接触角测试复合膜和纳米复合膜的水接触角测试结果见图3.从图3可以看出，随着粒子浓度的增加,水接触角变小.当粒子质量浓度大于0.003 g/mL时，趋势变缓.这主要是由于二氧化钛表面存在很多羟基，使膜的亲水性增加.图3 复合膜和纳米复合膜的水接触角测试结果Fig.3 Water droplet contact angles of TFC and TFN membranes表2 复合膜和纳米复合膜的EDX图像分析Tab.2 EDX analysis of TFC and TFN membranes %膜w(C)w(O)w(N)w(Ti)PES59.6232.072.65—PA51.8331.1816.00—PA/154.6331.3213.111.80PA/347.1439.4713.402.20PA541.0040.1412.824.19 2.2.4 纳米复合膜水渗透性能测试为了研究纳米二氧化钛的浓度对PA膜渗透性能的影响，测试了5种含有不同浓度二氧化钛的聚酰胺复合纳滤膜，如图4所示.和PA膜相比，二氧化钛纳米粒子浓度为0.1%时，纳滤膜对硫酸钠水溶液的通量从13.79 L/(m·h)增加到19.16L/(m·h)，并且随着二氧化钛在哌嗪水溶液中浓度的增加，通量增加缓慢，截留率保持稳定(90%);当质量浓度达到0.005 g/mL时，通量提高到31.7 L/(m·h)，但是截留率下降到88.33%.硫酸钠水溶液通量开始时增加是由于二氧化钛的加入增强了膜的亲水性能，从而进一步提高了水的渗透率.此外，通量增加还可能有其他因素.由于界面聚合过程是由水相向油相扩散，水相中存在纳米二氧化钛，团聚现象的产生也会使其质量增加，可能阻碍了界面聚合扩散的进程，这也解释了纳米粒子浓度变大导致团聚现象增强,进而导致界面聚合产生缺陷，截留率下降明显.但是,当纳米粒子在水相中均匀分散时，会减弱纳米粒子对界面聚合产生的影响，在PA膜表面形成均匀分布，有可能形成纳米水通道.因此，纳米粒子的加入会使硫酸钠溶液的通量增加.2.2.5 TFN 膜稳定性测试实验对二氧化钛质量浓度为0.002 g/mL的聚酰胺纳滤膜进行了稳定性测试，结果如图5所示.预压30 min后,测得复合膜的通量为21.04 L/(m2·h),截留率为99.15%.实验前4 h，复合膜的通量和截留率都发生了下降，主要是由于未参加反应的二氧化钛脱落;当实验进行到10 h时，膜通量也略微下降，主要是由于浓差极化基膜表面污染导致的;实验进行20 h以后，复合膜的通量稳定保持在19.68L/(m2·h).图4 纳米复合膜的分离性能(测试条件：1 000 mg/L 硫酸钠，25 ℃，0.5 MPa)Fig.4 Separation performance of the TFN (test conditions：1 000mg/L,Na2SO4,25 ℃，0.5 MPa)图5 纳米复合膜的稳定性测试(测试条件：1 000 mg/L硫酸钠,25 ℃，0.5 MPa)Fig.5 Stability performance of the TFN (test conditions：1 000 mg/L Na2SO4,25 ℃，0.5 MPa)3 结语为了克服传统的聚酰胺复合纳滤膜通量低的缺陷，本实验采用含有亲水基团羟基的纳米二氧化钛来改性传统的聚酰胺复合纳滤膜.通过将不同浓度的二氧化钛超声分散在哌嗪水相溶液中，继而和有机相TMC正己烷进行界面聚合,制备出二氧化钛改性的聚酰胺纳滤膜(PA/TiO2).对PA/TiO2复合纳滤膜进行扫描电镜和溶液渗透性能分析发现，添加纳米二氧化钛可以提高膜的亲水性，并且使截留率保持稳定(大于90%).【相关文献】[1] JIN L M.Synthesis of a novel composite nanofiltration membrane incorporated SiO2 nanoparticles for oily wastewater desalination[J].Polymer,2012,53(23):5295-5303.[2] KIM S H,KWAK S Y,SOHNG,B H.Design of TiO2 nanoparticle self-assembled aromatic polyamide thin-film-composite (TFC) membrane as an approach to solve biofouling problem[J].Journal of Membrane Science,2003,211(1):157-165.[3] JYOTHI M S,NAYAK V,PADAKI M.Aminated polysulfone/TiO2 composite membranes for an effective removal of Cr(VI)[J].Chemical Engineering Journal,2016(283):1494-1505.[4] HABIBI S,NEMATOLLAHZADEH A,MOUSAVI S A.Nano-scale modification ofpolysulfone membrane matrix and the surface for the separation of chromium ions from water[J].Chemical Engineering Journal,2015(267):306-316.[5] HAN W,KWAN S M,YEUNG K L.Zeolite applications in fuel cells:water management and proton conductivity[J].Chemical Engineering Journal,2012(187):367-371.[6] LIND M L,JEONG B H.Effect of mobile cation on zeolite-polyamide thin film nanocomposite membranes[J].Journal of materials Research,2009,24(5):1624-1631. [7] PEYRAVI M,JAHANSHAHI M,RAHIMPOUR A,et al.Novel thin film nanocomposite membranes incorporated with functionalized TiO2 nanoparticles for organic solvent nanofiltration[J].Chemical Engineering Journal,2014(241):155-166.[8] XIA S,YAO L,ZHAO Y.Preparation of graphene oxide modified polyamide thin film composite membranes with improved hydrophilicity for natural organic matterremoval[J].Chemical Engineering Journal,2015(280):720-727.[9] KIM H J,CHOI K,BAEK Y.High-performance reverse osmosis CNT/polyamide nanocomposite membrane by controlled interfacial interactions[J].ACS Applied Materials and Interfaces,2014,6(4):2819-2829.[10]VANDECASTEELE C,GESTEL T V.A review of pressure-driven membrane processes in wastewater treatment and drinking water production[J].Environmental Progress and Sustainable Energy,2003,22(1):46-56.[11]SHANNA M A,BOHN P W.Science and technology for water purification in the coming decades[J].Nature,2008,452 (20):301-310.。
亲水改性ZIF-8 对聚酰胺纳滤膜性能的影响
亲水改性ZIF-8对聚酰胺纳滤膜性能的影响王亮1，2，谷康辉1，2，杨晨阳1，2，赵斌1，2（1.天津工业大学环境科学与工程学院，天津300387；2.天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室，天津300387）摘要：为提高沸石咪唑酯骨架（ZIF-8）的水相分散性，以聚苯乙烯磺酸钠（PSS ）对其改性处理，并将改性后的ZIF-8添加至含哌嗪的水溶液中，与正己烷中均苯三甲酰氯发生界面聚合反应，得到聚酰胺纳滤膜；对改性前后的纳米颗粒和纳滤膜进行TEM 、SEM 和红外光谱以及膜渗透性能的测试。
结果表明：经PSS 改性后，ZIF-8亲水性显著提高，聚酰胺（PA ）层中ZIF-8颗粒分布更均匀，膜表面亲水性提高、荷负电性能增强；与改性前相比，改性后得到的纳米复合膜对Na 2SO 4的截留率由84.4%提高至96.3%，对染料酸性品红的截留率接近100%。
关键词：亲水改性；聚苯乙烯磺酸钠（PSS ）；沸石咪唑酸骨架（ZIF-8）；纳米复合膜；聚酰胺纳滤膜中图分类号：TQ028.8文献标志码：A文章编号：员远苑员原园圆源载（圆园21）园4原园园18原06Effect of hydrophilic modified ZIF-8on properties of polyamidenanofiltration membraneWANG Liang 1，2，GU Kang-hui 1，2，YANG Chen-yang 1，2，ZHAO Bin 1，2（1.School of Environmental Science and Engineering ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ；2.State Key Labora原tory of Separation Membranes and Membrane Processes ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ）Abstract ：In order to improve the dispersion of ZIF-8in water phase袁the modified zeolitic imidazolate framework-8渊ZIF-8冤which was modified by polystyrene sulfonate 渊PSS冤was added to an aqueous solution containing piperazine袁and the modified ZIF-8was interfacial polymerized reaction with trimesoyl chloride in n-hexane袁and then the polyamide nanofiltration membrane was obtained.Through TEM袁SEM and infrared spectroscopy characterization of the nanoparticles and nanofiltration membrane before and after modification袁and the test of membrane perme鄄ability袁the results show that the hydrophilicity of ZIF -8is significantly improved after PSS modification袁and their distribution in the polyamide 渊PA冤layer was quite homogeneous.Both the hydrophilicity and negative charge of the membrane surface were pared with the TFN membrane with pristine ZIF-8袁the re鄄jection rate of Na 2SO 4by the TFN membrane with PSS modified ZIF-8increased from 83.4%to 96.3%袁and itsrejection rate of acid fuchsin was close to 100%.Keywords ：hydrophilic modify曰polystyrene sulfonate渊PSS冤曰Zeolitic imidazolate framework-8渊ZIF-8冤曰nano compositemembrane曰polyamide nano-filtration membraneDOI ：10.3969/j.issn.1671-024x.2021.04.003第40卷第4期圆园21年8月Vol.40No.4August 2021天津工业大学学报允韵哉砸晕粤蕴韵云栽陨粤晕GONG 哉晕陨灾耘砸杂陨栽再收稿日期：2020-12-30基金项目：国家自然科学基金资助项目（51978465）；国家重点研发计划项目（2016YFC0400503）；天津市自然科学基金资助项目（19JCZDJC39800）通信作者：王亮（1979—），男，博士，教授，主要研究方向为膜法水处理技术。
基于静电纺丝技术的纳米纤维超滤膜的制备实例
法。本发明是为了解决目前多壁碳纳米管修饰的超滤膜对于
ARGs 的去除率仍然较低的技术问题。本发明：一、称取原料；
一种多壁碳
二、制备官能化的多壁碳纳米管；三、制备超滤膜；四、沉积聚
CN2015
纳米管修饰
哈尔滨工 酰胺阻隔层；五、涂覆防污层。本发明的有益效果：本发明制备
1071715
超滤膜的方
业大学 的多壁碳纳米管修饰的超滤膜对水进行超滤后，可以除去大部分
纤维素涂层 CN2015 上海洁晟
浆纳米纤维素涂层的静电纺丝超滤膜的制备步骤如下：步骤(1)
的静电纺丝 1073723 环保科技
制备竹浆纳米纤维素悬浮液；步骤(2)配制聚合物静电纺丝溶液；
超滤膜的制 5.3
有限公司
步骤(3)静电纺丝；步骤(4)：将步骤(3)制备好的无纺布层与静电
备方法
纺丝层的复合层用酸液浸润；步骤(5)配制竹浆纳米纤维素涂覆
基于静电纺丝技术的纳米纤维超滤膜的制备实例
专利名称 申请号 申请人 摘要
本发明为一种含竹浆纳米纤维素涂层的静电纺丝超滤膜的制备
方法，其特征在于：所述的含竹浆纳米纤维素涂层的静电纺丝超
滤膜采用竹纤维为涂覆液原料，利用静电纺丝技术和匀胶涂覆方
含竹浆纳米
法制备成一种包含四层结构的复合型水处理过滤膜，所述的含竹
的使用寿命。
本发明提供了一种载银分子筛改性超滤膜及其制备方法，它的原
料按质量百分比计由 0.5~2.0%的载银 NaY 型沸石分子筛、
10.0~30.0%的聚偏氟乙烯(PVDF)、2.0~15.0%的聚乙烯吡咯烷
载银分子筛
武汉钢铁 酮(PVP)和 60.0~85.0%的二甲基乙酰胺(DMAc)组成；其中，载
纳滤膜的制备方法
纳滤膜的制备方法纳滤膜（Nanofiltration membrane）是一种特殊的滤膜，它具有低压渗透、高选择性、高迁移率、可重复使用等优点，常用于对有机物、离子、小分子等的分离精度更高的过滤，在食品、药物、水处理等领域有广泛的应用。
下面将详细介绍纳滤膜的制备方法。
1、物理法制备纳滤膜：物理法是制备纳滤膜的最常用方法，主要包括液体滤液法、滤凝胶/胶凝/热凝法和蒸发法等。
（1）液体滤液法：液体滤液法是目前使用最广泛的纳滤膜制备方法，主要实现通过滤液系统将溶液中的高分子材料分散形成膜层，然后再经过固化后得到纳滤膜。
在分散出膜层的过程中，可以通过改变溶液的温度、pH值、滤液浓度等条件产生膜层的结构和性能不同。
（2）滤凝胶/胶凝/热凝法：由于液体滤液法所需的条件复杂，而滤凝胶/胶凝/热凝法可以大大简化制备步骤，因此也被广泛应用。
该方法基本原理是在溶液中加入热凝剂，当溶液升温到一定温度时，热凝剂会凝结成膜，之后再经过固化步骤，即可得到纳滤膜。
（3）蒸发法：蒸发法是将溶液浓缩，并将其通过模具的表面进行蒸发形成膜层，然后再经过固化步骤，最后得到纳滤膜。
蒸发法制备纳滤膜的优点是所得膜厚度可控，但缺点是易受外界条件影响，如温湿度等。
2、化学法制备纳滤膜：化学法是制备纳滤膜的常用方法，主要包括聚合物膜法、涂层法、催化聚合物膜法、溶剂热聚合物膜法等，其中溶剂热聚合物膜法是现在应用最广泛的一种方法。
（1）聚合物膜法：聚合物膜法是将原料溶液的聚合物与固定的模具表面进行结合，从而形成膜层，然后再经过固化步骤，最后得到纳滤膜。
（2）涂层法：涂层法是将固定的模具表面涂上膜层，然后再经过固化步骤，最后得到纳滤膜。
（3）催化聚合物膜法：催化聚合物膜法是通过催化剂引发聚合反应，从而形成膜层，然后再经过固化步骤，最后得到纳滤膜。
（4）溶剂热聚合物膜法：溶剂热聚合物膜法是将聚合物溶液加入模具中，然后加热至一定温度，使聚合物发生聚合反应，形成膜层，然后再经过固化步骤，最后得到纳滤膜。
新型亲水性复合纳滤膜的研究
２ ． 复旦大学 高 分子科 学 系教育部 聚合 物分子 工程 重点实 验室 ， 上海 ２ ０ ０ ４ ３ ３ ） 摘 要 ： 通 过在 酚酞 基 聚 芳 醚酮 （ Ｐ Ｅ Ｋ— Ｃ） 微 孔 膜 表
面紫 外辐照分 步接 枝 对 苯 乙烯磺 酸 钠 （ Ｓ Ｓ Ｓ ） 和 二 甲基
或 中性单 体＿ ６ ］ 。当 在微 孔 膜 表 面 接枝 两 种 带 相 反 电 荷 的单体 时 ， 膜 对盐溶 液 的截 留性 能将 如何 变化 ， 吴嘉
杰 等 研究 表 明 ， 当选 用两 种带 相 反 电荷 的单 体 进行 无 规共 聚接枝 时 ， 由于正负 电荷 的抵消作 用 ， 很难 获得 对 Ｎａ Ｓ Ｏ 截 留性能优 良的纳滤 膜 。那 么采 用分 步 接 枝 的方法 在微 孔膜 表面依 次接枝 两种带 相反 电荷 的单
二 烯 丙基 氯化 铵 （ ＤＡ ＤＭＡＣ） 制 备 了一 种 新 型 的含 有
材
文章 编号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — １ ６ １ ２ Ｏ ４
料
２ ０ １ ３ 年 第１ １ 期（ ４ ４ ） 卷
新 型 亲 水 性 复合 纳滤 膜 的研 究
曹绪 芝 ， 平郑 骅 ， 李本 刚 ， 郭 斌
（ １ ．南京 林业 大学 理学 院化学 与材料 科学 系 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ３ ７ ；
酸（ ＡＡ） 与苯 乙烯 磺 酸钠 （ Ｓ Ｓ Ｓ ） 进 行 无规 共 聚接 枝 ， 通
２ 实 验
２ ． １ 主 要 实 验 试 剂
酚酞基 聚芳 醚酮 （ Ｐ Ｅ Ｋ — Ｃ ） 超滤 膜 （ 自制 ， 其截 留分 子量 为 １ ０ ０ ０ ０左 右 ） ； Ｎａ 。 Ｓ Ｏ 、 Ｎａ Ｃ １ 购 自上 海 前 进 化 学试 剂厂 ， 均为 化学纯 ； 对苯 乙烯磺 酸钠 购 自山 东星 之 联 化工厂 ， 二 甲基 二烯 丙基 氯化铵 （ Ｄ ＡＤＭＡＣ） 购 自山 东鲁 岳化 工厂 ， ６ ５ （ 质 量分 数） 水溶 液 膜 的制备 紫外 辐 照实验 装 置参 照 文 献 ［ ９ ］ 。紫外 灯 功 率 为 ３ ０ ０ Ｗ（ 主波长 ３ ６ ５ ｎ ｍ） ， 直径 为 １ ０ ｃ ｍ的 Ｐ Ｔ Ｆ Ｅ反应 器 与 紫外灯 的距 离 为 ７ ｃ ｍ。实 验 时 ， 将 超滤 膜 安 装 在 反 应 器 的底 部 ， 首先 在基膜表 面加入质 量浓度 １ ０ 的 Ｓ Ｓ Ｓ接 枝反应 一段 时 间 ， 然 后将 未反应 的 Ｓ Ｓ Ｓ倒 出 ， 并 用 ＤＡＤ ＭＡＣ溶 液对 膜 表 面残 留的 Ｓ Ｓ Ｓ进 行 置换 ， 最 后重 新加 入 质 量 浓 度 ５ ５ 的 Ｄ ＡＤ ＭＡＣ继 续 进 行 接
亲水性PVDF油水分离超滤膜的制备及研究
亲水性PVDF油水分离超滤膜的制备及研究亲水性PVDF油水分离超滤膜的制备及研究摘要：随着工业化进程的加速，环境污染问题越来越严重。
其中，油水混合物的处理成为亟待解决的难题。
本文采用聚偏氟乙烯(PVDF)为主要原料，通过不同的制备方法制备了具有亲水性的PVDF超滤膜，并研究了其在油水分离中的应用效果。
研究结果显示，制备的亲水性PVDF超滤膜具有较好的油水分离性能，能够有效地分离油水混合物，为油水分离技术的发展提供了新的思路和方法。
1.引言随着经济的发展和人们生活水平的提高，大量的工业废水和生活污水排放到自然环境中，造成了严重的环境污染。
其中，油水混合物的处理成为亟待解决的问题。
传统的物理和化学方法在分离油水混合物方面存在一定的局限性，例如处理效率低、成本高、污染物回收困难等。
因此，需要研究新的油水分离技术。
2.材料与方法2.1 材料本研究选用聚偏氟乙烯(PVDF)作为主要原料，经过特定的合成和改性处理制备超滤膜。
2.2 制备方法2.2.1 聚合法将PVDF溶解于合适的溶剂中，并通过聚合反应使其形成高分子聚合物，再进行薄膜的制备和后处理。
2.2.2 相分离法将PVDF溶解于共溶剂中，在一定的温度和压力下进行薄膜制备和后处理。
2.2.3 静电纺丝法将PVDF溶液用高压电进行喷射，使其形成纤维状的薄膜，并通过后处理获得超滤膜。
3. 结果与讨论通过不同的制备方法制备了亲水性的PVDF超滤膜，并使用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测试等方法对其形貌和性能进行了表征和评价。
结果显示，制备的超滤膜具有较好的亲水性，能够有效降低油水界面张力，提高油水分离效果。
此外，超滤膜的孔隙形貌和尺寸也对分离效果有影响，较小的孔隙尺寸能够更好地阻止油滴的通过，从而提高分离效率。
4. 应用与展望本研究制备的亲水性PVDF超滤膜在油水分离中表现出较好的分离性能和稳定性。
将其应用于工业废水处理、海洋油污染治理等领域，有望取得良好的应用效果。
聚酰胺纳滤膜及其在海水淡化中的应用
聚酰胺纳滤膜及其在海水淡化中的应用近年来，人类社会面临着日益严重的淡水资源短缺问题。
在这种情况下，海水淡化作为一种重要的解决方案被广泛应用。
而在海水淡化中，聚酰胺纳滤膜作为一种重要的膜技术，其应用也越来越受到关注。
一、聚酰胺纳滤膜的性能特点聚酰胺纳滤膜是由聚酰胺等高分子材料制成的，可以用于分离和浓缩溶液中的分子和离子。
其性能特点如下：1.高分子材料的优异性：聚酰胺具有化学稳定性、高温耐性、耐腐蚀性、抗污染性等优异性能。
2.高捕集效率：聚酰胺纳滤膜通过分子筛分离出小于0.01微米的微粒和离子，能够高效地去除海水中的各种杂质和有害物质。
3.长寿命：聚酰胺纳滤膜具有较长的使用寿命，在使用过程中抗压强度、机械强度和稳定性较高。
二、聚酰胺纳滤膜在海水淡化中的应用聚酰胺纳滤膜在海水淡化中应用广泛，其应用主要涉及两大领域：1.海水淡化预处理在海水淡化过程中，聚酰胺纳滤膜作为其预处理膜，主要用于去除海水中的悬浮物、有机物和生物物，减少海水淡化过程中膜的污染。
其优点在于聚酰胺纳滤膜对海水中的浮游菌、微生物和粘性有机物具有良好的捕集效果，可使进一步的淡化过程更加稳定和可靠。
2.海水淡化反渗透在海水淡化反渗透过程中，聚酰胺纳滤膜用于分离出水中的无机盐、重金属和病原体。
其机制在于聚酰胺纳滤膜是一种亲水性材料，对水分子具有较好的捕集能力，同时对大分子离子和物质的筛选性较高，可以限制有害物质的通过并使水净化效果更佳。
同时，聚酰胺纳滤膜在制备反渗透膜中也有重要的应用。
其加入可以提高反渗透膜的稳定性和分离效率，为海水淡化提供更加高效和优质的技术支持。
三、聚酰胺纳滤膜未来的发展方向尽管聚酰胺纳滤膜在海水淡化领域已经被广泛应用，但其未来的发展仍然面临着一些挑战和机遇。
1.技术提升：未来的聚酰胺纳滤膜技术需要更强的抗腐蚀能力、更高的捕集效率、更高的分离效率和较长的使用寿命等方面提升。
2.成本降低：聚酰胺纳滤膜制备成本较高，需要进一步降低材料成本、工艺改进和设备升级等方面下功夫。
纳滤复合膜的制备及其在水处理中的研究进展
第６期 收稿日期：２０２０－１２－２２基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１８０３１５０）作者简介：翟笑影（１９９４—），女，河南人，硕士学历，主要从事纳滤催化膜的制备及性能方面的研究；通信作者：陈熙（１９７７—），教授，主要从事高分子功能膜材料在催化、分离、吸附方面的应用研究。
纳滤复合膜的制备及其在水处理中的研究进展翟笑影１，２，马永迪１，２，王建祖１，２，王帅１，２，史圆圆１，２，史鑫１，２，陈熙１，２（１．天津工业大学材料科学与工程学院，天津 ３００３８７；２．天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室，天津 ３００３８７）摘要：近年来，工业发展迅速，水污染问题日益严重。
纳滤膜在脱盐和废水处理方面得到了广泛应用，但仍然存在着小分子有机污染物去除能力不强的缺陷。
将膜的纳滤性能与催化耦合可以克服纳滤膜分离的瓶颈，有效提高水处理能力。
本文简要介绍了纳滤膜及其催化纳滤复合膜的制备方法以及应用。
关键词：纳滤；膜分离；催化中图分类号：ＴＱ０２８．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２１）０６－００９１－０２ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＮａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄＣａｔａｌｙｔｉｃＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭｅｍｂｒａｎｅｓＺｈａｉＸｉａｏｙｉｎｇ１，２，ＭａＹｏｎｇｄｉ１，２，ＷａｎｇＪｉａｎｚｕ１，２，ＷａｎｇＳｈｕａｉ１，２，ＳｈｉＹｕａｎｙｕａｎ１，２，ＳｈｉＸｉｎ１，２，ＣｈｅｎＸｉ１，２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８７，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｅｐａｒａｔｉｏｎＭｅｍｂｒａｎｅｓａｎｄＭｅｍｂｒａｎｅＰｒｏｃｅｓｓｅｓ，ＴｉａｎｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｉｎｄｕｓｔｒｙｈａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｒａｐｉｄｌｙａｎｄｗａｔｅｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｓｅｒｉｏｕｓ．Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎａｎｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｂｕｔｓｔｉｌｌｈａｖｅｔｈｅｄｅｆｅｃｔｔｈａｔｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｓｍａｌｌｍｏｌｅｃｕｌａｒｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｓｎｏｔｓｔｒｏｎｇ．Ｃｏｕｐｌｉｎｇｔｈｅｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｗｉｔｈｃａｔａｌｙｓｉｓｃａｎｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｏｆｔｈｅｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｃａｐａｃｉｔｙ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｃａｔａｌｙｔｉｃｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｅｍｂｒａｎｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；ｍｅｍｂｒａｎｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃ 膜分离是近几十年来出现的一种重要的分离技术。
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水相溶质比对纳滤膜的性能影响
水相溶质比与通量的关系图
25.00 22.41 20.00 0.5MPa纯水 50% 45% 40% 16.76 35% 30% 10.86 10.00 7.21 5.00 2.06 5% 4.27 9.34 25% 20% 15% 46%
水相溶质比与截留率的关系图
0.5MPaNaCl 42% 32% 31% 0.5MPaMgSO4
8.00
6.00 4.00 2.00 0.82 0.61 0.78 PIPt1.5 0.88 1.07 0.48
9.34
49%
41% 42% 31%
40%
30% 20% 10%
0.00
PIPt2.5 PIPt3.5
0%
PIPt1.5 PIPt2.5 PIPt3.5
水相处理时间对纳滤膜性能的影响
• 通量在水相浸泡1.5-2.5min内缓 慢上升，而在2.5-3.5min时急速 上升
展望
根据现有的实验结 论，完善实验方 案，探究不同条件 的影响时，同组实 验中多设置对照 组，从而对复合纳 滤膜性能变化分析 中能有更加直观的 对照。
加入适当的表面 活性剂，使水相 单体能更好的吸 附在超滤基膜表 面，增加基膜表 面富集的水相单 体量和均匀性；
有机相反应时在 有机相中加入可 作为单体参加反 应的酸吸收剂， 降低界面反应产 生的盐酸对聚合 反应的影响
水相处理时间对纳滤膜性能的影响
水相处理时间与通量的关系图
18.00 90% 15.81 0.5MPa纯水 0.5MPaNaCl 0.5MPaMgSO4
水相处理时间与截留率的柱状关系图
81%
16.00
14.00 12.00 10.00
80%
70%
6
60% 50%
56%
0.5MPaNaCl
0.5MPaMgSO4
国内外纳滤膜产品
芳香聚酰胺
聚哌嗪酰胺膜
聚酰胺
国内VONTRON（时代沃顿）公司也有VNF系列纳滤膜VNF1和VNF2纳滤
课题研究内容
• 本课题以哌嗪、壳聚糖和均苯三甲酰氯为原料，通过界面聚合法制备亲水性 的纳滤复合膜，考察了不同制备条件对复合纳滤膜表面形貌、表面亲水性、 渗透截留性能的影响，对抗污染复合纳滤膜及中空纤维纳滤膜的制备具有重 要的指导意义。
壳聚糖
哌嗪
均苯三甲酰氯
实验结果分析
制备条件对膜表面结构的影响
制备条件对膜表面结构的影响
泡状结构 点状结构
PIPt1.5min
PIP0.3%
水相浓度与处理时间的影响
水相浓度对纳滤膜性能的影响
水相浓度与通量柱状关系图
70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 9.34 0.00 PIP0.1% PIP0.2% PIP0.3% 1.45 1.18 1.24 58.75 0.5MPa纯水 45.77 0.5MPaNaCl 0.5MPaMgSO4 50% 70% 60%
20.88
20.00 0.5MPa 纯水 18.71 17.17 16.27 15.00 14.83 12.53 0.5MPaNaCl 0.5MPaMgSO4 17.40
26%
10.00 8.89 5.00 6.40 9.34
20%
15% 10% 5%
20%
24%
20%
17%
0.00
热处理0.5h 热处理1h 热处理1.5h 热处理2h
优化纳滤膜复合 分离层的均匀性 和交联厚度，提 高复合纳滤膜的 渗透截留性能。
谢谢观看
THANK YOU
• 水相浸泡时间增长，纳滤膜的 截留性能降低
• 水相单体在2.5-3.5min内富集厚度 快速上升，界面聚合反应中有机 相大大过量，交联网络的密度迅 速减小，膜表面的电荷密度也随 之降低
热处理时间对纳滤膜的性能影响
热处理时间与通量的关系图
25.00 45%
热处理时间与截留率的关系图
40%
35% 31% 15.81 30% 25% 10.86 31% 0.5MPaNaCl 0.5MPaMgSO4 42%
• 纳滤膜截留孔径介于超滤和反渗透之间，截留分子量300-2000，且对一价盐和高价 盐具有明显的筛分效应，可应用用于小分子生物活性物质分离提纯、废水处理和饮用 水净化等领域。
纳滤膜的优点
与超滤膜比
• 有效截留水中溶解的各种溶解性小 分子和重金属离子
与反渗透膜比
• 压力小，能耗低，能够选择分离一 价离子和高价离子，抗结垢性能好， 应用更加灵活
2018
亲水性纳滤膜的制备与性能研究
指导老师：兰章 涂凯 答辩人：杨燕燕 答辩日期：2018年5月 日
课题研究背景与意义
主要内容
课题实验结果分析
总结与展望
研究背景与意义
课题研究背景与意义
•
膜技术能够去除水中的不溶性颗粒杂质、溶解性有机物和离子、细菌和病毒等，运 转设备可靠紧凑，容易实现自动化控制，被认为是最有前途的水处理方法之一。
反应条件对纳滤膜的接触角的影响
纳滤膜亲水性测试
67.4°
48.3°
39.6 °
图3.15 聚砜基膜接触角
图3.16 纳滤膜接触角
图3.17 亲水纳滤膜接触角
总结与展望
总结
• 水相浸泡液中壳聚糖 的浓度决定反应过程 中复合致密层的交联 密度和电荷密度 • 热处理时间从0.5h增 加到2h，能够适当改 变复合纳滤膜的渗透 截留性能，但是变化 不是很大 • 由于实验的时间比较 仓促，测试不够熟 练，在后面的实验过 程中，需要重复实 验、反复测试验，为 下一步制备出高渗透 截留性提供实验依据
0%
热处理0.5 热处理1 热处理1.5 热处理2h
热处理时间对纳滤膜的性能影响
• 热处理增长，截留率开始时增加随后随 处理时间的增加基本保持不变 • 开始时由于热处理刚开始阶段残余水相 单体和有机相单体交联和热不稳定性交 联点破坏同时发生，但交联点破坏速率 大于不稳定交联点的破坏 • 随后，热不稳定性交联点完全破坏，残 余有机相单体与水相单体继续反应，复 合致密层交联密度增加 • 热处理2h，纳滤膜对氯化钠的截留率 最高，为42%
0.5MPaNaCl
0.5MPaMgSO4 15.81
15.00
24% 12%
6.04
10%
0.00
PIP/壳聚糖1：3 PIP/壳聚糖2:2 PIP/壳聚糖3：1
0%
PIP/壳聚糖=1:3 PIP/壳聚糖=2:2 PIP/壳聚糖=3:1
水相溶质比对纳滤膜的性能影响
• 随着壳聚糖浓度的增加，复合膜通 量快速下降，氯化钠和硫酸镁截留 率明显提高 • 界面聚合过程中水相中壳聚糖单体 与TMC反应对提高交联密度的贡献 大于对提高电荷密度的贡献。
水相浓度与截留率的关系图
0.5MPaNaCl
0.5MPaMgSO4
58%
40% 31%
42% 31% 25% 27%
30%
20%
14.36 10.86
15.81
10%
0%
PIP0.1% PIP0.2% PIP0.3%
水相浓度对纳滤膜性能的影响
• 水相浓度升高，纳滤膜的截留 性能升高而水通量降低 • 硫酸镁的截留率先升后稍有降 低 • 氯化钠的截留率比硫酸镁的截 留率高 • 水相单体的浓度升高，纳滤膜复 合层的厚度以及交联度随之升高 • 水相单体浓度升高，哌嗪单体排 斥壳聚糖与均苯三甲酰氯的反应 • 纳滤膜表面不均一