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反渗透膜的研究进展

发布时间:2023-01-25 11:06:18

⑴ 陶氏反渗透膜的历史发展

简单说的话,最早是科研院所的技术研发,后来就是拿着技术出来成了了一个专公司,发展过程中属遇到了问题,后来被陶氏收购,最后利用陶氏的品牌和渠道,陶氏膜牢牢占据国际市场。这个是上次陶氏金牌代理上海保兹过来培训给我们讲的,我觉得比较好记,码了这么多字,记得采纳。

⑵ 反渗透膜的发展趋势怎么样

反渗透膜用处非常广泛,很多行业都离不开它。最开始反渗透膜用处比较单一,但是随着时间的发展,反渗透膜有更广阔的发展空间。
反渗透膜是以脱盐为目的开发的,对膜的要求也只是为分离无机盐和水,随着反渗透膜用途的扩大,目前已达到根据用途对膜的构造进行设计的阶段。目前将传统的中压膜改为低压膜或超低压膜的动向非常活跃,其发展趋势概括如下:
在脱盐领域中,对于海水淡化由高压(5-7 MPa)向超高压(8-8.5 MPa)。对于咸水淡化将向脱盐(地下水、江河水)、废水处理(工业废水、城市污水)和超纯水(电子工业用水、医疗用水)等三方面发展。对处理压强将由中压(3-4 MPa)向低压(1-2 MPa)甚至超低压(1 MPa以下)。同时在有用物质浓缩回收领域会有更大的发展。
目前,在海水淡化方面,利用复合膜成功的达到了高脱盐率。在咸水淡化方面,目前将传统的中压膜改为低压膜或超低压膜,并保持脱盐率不变(或提高),可以说是时代的潮流。
反渗透膜工程应用的另一个发展方向是反渗透膜膜组器与超滤、微滤、纳滤、EDI等组器的有机地组合应用,充分发挥各种膜分离技术的特性,形成一个完整的系统工程,达到浓缩、分离、提纯的目的。
鉴于RO技术的最近进展,在不久的将来,该领域中可望有如下的发展:
一,将开发去除小的氯化物有机分子的聚合物膜。
二, 将开发分离烃混合物的无机RO膜
三,以动力膜为基础,将开发出无机和有机混合材料膜。
四,采用更先进的物理方法获悉膜的结构及膜中的液体的结构。
五,以控制聚合物体球粒的尺寸及球粒中聚合物的密度来控制膜的孔尺寸。
六,聚合物球粒的概念也将被用于复合膜的设计。
七,在膜孔尺寸和聚合物-溶液相互作用基础上,将发展更精确的传递理论。
八,由控制膜孔尺寸和膜溶质相互作用,将开发能将混合溶质分级的膜。
九, 膜污染将被膜的设计及膜组件的设计所控制。
十,RO和其它分离过程的混合分离系统将日益增长的渗入化学工业和有关工业,越来越多的将化学和生物反应与膜分离技术相结合。

⑶ 安吉尔的长效反渗透膜真的能用5年吗净水效果会保持不变吗

可以用5年,净水效果不会有所下降的。

清华大学环境学院饮用水安全教研所副教授王小毛在出席安吉尔新品发布会上表示,与传统RO反渗透膜相比,长效反渗透膜通过改变传统膜水流向,减少污染物沉积,使用寿命提升50%,可长达5年,且滤水效果5年稳定在95%以上。

净水效果、净水速度、废水比例等是净水器用户比较关注的几大问题,安吉尔长效反渗透膜技术有效克服了传统反渗透膜水通量低、脱盐率低、使用寿命短、废水比例高等常见问题,该技术目前已获得8项国家专利和2项国际专利。其首创的独特卷制技术,可保障滤水效果5年稳定在95%以上,独创的螺旋式结构,使膜表面水流冲刷速度提升5倍,通过提升水流速度增加膜的抗污能力,从而将膜的使用寿命提升50%。此外,安吉尔长效反渗透膜将水的利用率提升至75%,远超国家一级水效60%的标准,帮助用户达到节约用水的目的。

除了过滤效果,水的口感也是消费者比较关注的问题。活性炭可以去除水中的有机物、余氯、异味等,使水质纯净,口感更好,然而如何让活性炭长效抑菌一直是净水界头疼的问题。

2014年,安吉尔与西南交通大学高分子材料研究所达成战略合作,共建水质实验室,开展“复合催化抗菌抑菌,环境净化材料及其技术应用”的课题研究,共同研发抑菌型净水材料。同时这一课题也是国家高技术研究发展计划(863计划)的重要课题,其研究成果纳米晶须材料已被作为唯一抗菌材料样品入选“探月计划”,为太空水处理提供安全饮用水保障。

安吉尔净水器搭载纳米晶须活性炭抑菌技术,是行业内首家将纳米晶须技术应用到净水器的品牌,让每个家庭喝到航天级纯净好水。

正是这2大核心黑科技,保证了安吉尔净水器卓越的净水效果。

⑷ 反渗透的最新进展

国外已有日产水量10万吨级的反渗透海水淡化装置,目前正在运行的大型卷式膜海水淡化装置的单机能力为日产水量6000吨。国内已建和在建的反渗透海水淡化装置日产水量350-1000吨,国外单段反渗透海水淡化的水利用率最高达45%,国内多为35%,另外国内渔船上装载的反渗透海水淡化膜多用直径为2.5英寸的小型膜元件。目前国内批量生产海水淡化装置的公司不超过10家,在河北建设的日产水量18000吨的“亚海水”脱盐装置是国内最大的使用海水淡化膜的反渗透装置。今后国内海水淡化膜的应用将进入一个新时期,不久的将来,我国也会建设日产水万吨级的海水淡化装置。此外国内已开始商业生产海水淡化反渗透膜元件。

⑸ 目前先进的水处理技术

目前最先进的水处理技术为反渗透处理技术 反渗透技术是一种膜分离技术。反渗透技术是一种高效率、低能耗能、无污染的先进技术,主要应用于纯水制备与海水淡化。反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。反渗透膜、钠滤设备、PP棉等其原理是在高于溶液渗透压的作用下,依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小(仅为10A左右),因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等(去除率高达97-98%)。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。本公司与日本日东电工美国HYDRANAUTICS(海德能)公司及陶氏FILMTEC公司合作,采用CAD计算机模拟设计,确保了系统的科学合理。
二级反渗透是以采用一级反渗透的产水作为原水,进行第二次反渗透的净化,产水导电率≤0.5μs/cm。 各项指标均达到中国药典2000版的要求,运行成本底、无污染、水质稳定,已为多间药厂及饮料厂使用。在饮用纯净水方面已广泛应用。反渗透技术常应用于预除盐处理, 能够使离子交换树脂的负荷减轻90%以上,树脂的再生剂用量也减少90%。因此不仅节约运行费用,而且还利于环境保护。反渗透独特水处理技术是其他净水方法如蒸馏、电渗析、离子交换等无法达到的。 RO(Reverse Osmosis)反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术,源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究,后逐渐转化为民用,目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。
RO反渗透膜孔径小至纳米级(1纳米=10-9米),在一定的压力下,H2O分子可以通过RO膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。 RO膜过滤后的纯水电导率 5 s/cm, 符合国家实验室三级用水标准。再经过原子级离子交换柱循环过滤,出水电阻率可以达到18.2M .cm,超过国家实验室一级用水标准(GB682—92)。
反渗透是目前高纯水制备中应用最广泛的一种脱盐技术,它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物,反渗透(RO)、超过滤(UF)、微孔膜过滤(MF)和电渗析(ED)技术都属于膜分离技术。
RO反渗透技术是近20年来广泛应用的水处理技术,它对提高水资源的利用,缓解全球性水资源紧缺有实际意义。

RO反渗透膜介绍

膜的综述: 一种最通用的广义定义是“膜”为两相之间的一个不连续区间。因而膜可为气相、液相和固相,或是他们的组合。简单的说,膜是分隔开两种流体的一个薄的阻挡层。描述膜传递速率的膜性能是膜的渗透性。

渗透膜是一种介质,它是靠压力使溶液中的溶剂(一般常指水)通过反渗透膜(一种半透膜)而分离出来与渗透方向相反,可使用大于渗透压的反渗透法进行分离、提纯和浓缩溶液。反渗透膜的主要分离对象是溶液中的离子范围。反渗透,英文为Reverse Osmosis,是花费数亿美元经过多年的精心研制而成的高科技水处理技术。这种薄膜分离技术,是依靠渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的程。

一、 反渗透基本原理
1. 反渗透过程
反渗透是利用反渗透膜选择性的只能通过溶剂(通常是水)而截留离子物质的性质,以膜两侧静压差为推动力,克服溶剂的渗透压,使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程。
反渗透同NF、UF一样均属于压力驱动型膜分离技术,其操作压差一般为1.5~10.5MPa,截留组分为(1~10)X10-10m小分子物质。除此之外,还可以从液体混合物中去处全部悬浮物、溶解物和胶体,例如从水溶液中将水分离出来,以达到分离、纯化等目的。目前,随着超低压反渗透膜的开发,已可在小于1MPa压力下进行部分脱盐,适用于水的软化和选择性分离。
2. 分离机理
反渗透膜的选择透过性与组分在膜中的溶解、吸附和扩散有关,因此除与膜孔的大小、结构有关外,还与膜的化学、物理性质有密切关系,即与组分和膜之间的相互作用密切相关。由此可见,反渗透分离过程中化学因素(膜及其表面特性)起主导作用。
3. 反渗透的应用
反渗透技术的大规模应用主要是苦咸水和海水淡化,此外被大量地用于纯水制备及生活用水处理,以及难于用其他方法分离地混合物。反渗透地工业应用包括:(1)海水脱盐;(2)饮用水生产;(3)纯水生产。

⑹ 污水处理膜技术的发展阶段及现状!需要相关资料!

膜分离技术的发展和现状

膜分离是人们所掌握的最节能的物质分离(包括分级、纯化、精制、浓缩)技术之一。近三十年来发展极其迅速,已从单纯的海水与苦咸水脱盐、纯水及超纯水的制备、工业用水的回用,逐步拓展到环保、化工、医药、食品、航天等领域中,以每年大于10%的速率递增,发展前景备受关注。
自20世纪60年代Loeb和Saurirajan研制成功了世界第一张非对称型醋酸纤维素反渗透膜以来,大规模海水淡化就变成了现实;20世纪70~80年代开发的超滤、气体分离膜等也已进入工业应用;80~90年代建成无水酒精渗透气化装置,现已大规模推广应用于有机物的回收和脱水;90年代以来被称之为膜接触器(membrane contactor)的膜萃取、膜吸收、膜汽提(membrane-based striping)、膜蒸馏(membrane distillation)等,为膜技术全面溶入大化工(流程工业:包括石油化工、化工、精细化工、制药、食品、发酵工程)领域提供了技术支持;近几年来膜促进传递(facilitated transport)、膜反应器(membrane-reactor)、膜传感器(membrane sensor)、控制释放(controlled release)等膜技术发展很快,膜式燃料电池(membrane fuel cell)则成为当今发达国家探索研究的热点。
目前膜分离技术已被广泛地用于水处理领域如海水淡化、苦咸水脱盐、超纯水制取;医药工业,人工脏器如人工肾
(artificial kidney)、膜式氧合器(membrane oxygenator)、人工肝的制备,以及药剂的浓缩、提纯;食品工业,如果汁和果肉等的浓缩、饮料的灭菌和纯清、从家畜等动物的血液中提取蛋白质;石油化学工业,如天然气中回收氦,合成氨厂尾气中回收氢、石油伴生气二氧化碳的回收、轻烃气流中脱除硫化氢等;环境保护,如废水(电镀废水、印染废水、石油化工废水、食品制药工业废水)中有用物质的回收,以及城市生活污水和放射性废水的处理等。
膜与膜技术的应用领域十分广阔,在当今世界高技术竞争中,也占有极其重要的位置,特别是载人航天、大洋深海探索研究与开发中离不开它,因而深受发达国家的关注。欧盟、日本、美国等早年在膜材料的基础研究和应用开发方面投入大量人力、物力,加拿大、意大利、荷兰和英国等也在膜的基础研究和开发应用上做出了大量的贡献。这些国家(如美国的KOCH、GE、DOW、DuPont;荷兰的norit等公司)在膜元件的制备技术上处于绝对领先的地位。
中国膜科学技术开始于1958年离子交换膜的研究;20世纪60年代研究反渗透膜,曾组织全国海水淡化会战,大大促进我国膜科学技术的发展;70年代就已开发出反渗透(reverse osmosis)、超滤(ultrafiltration)、微滤(microfiltration)和电渗析(electrodialysis)等器件设备,随后投入工业应用;80年代起除继续发展液体分离之外,气体膜分离和渗透气化等已走过了开发和研究阶段,现在已进入工业应用阶段,其它新技术也在不断研究开发之中。
膜科学与技术的发展与应用可分为膜元件的制造、膜设备的研制、膜软件的研发、膜应用四个环节。膜制造商只保证膜本身的标准分离性能,即在规定测试条件下的分离性能;膜硬件与膜软件是膜分离工程公司的工作,膜分离工程公司首先根据市场需求和用户要求分离的物料性状和目标产物标准进行实验研究,在满足用户要求的条件下确定膜元件的种类和数量,膜分离稳定运行的条件和清洗恢复条件,这就是膜软件;膜硬件就是膜元件和膜设备,膜设备实质上是机电一体化设备,膜元件是膜分离设备的核心,设备的其它部分都是为膜元件分离功能的发挥提供运行条件(温度,压力,流速流量等)的;膜软件是靠膜硬件来运行的,膜硬件的设计制作基础是膜软件;膜用户只能按照与膜分离工程公司达成的一致严格执行《膜分离设备运行规范》的要求,将膜分离设备与自己流程的前后工序连接运行以达到自己对膜分离工序所确定的运行目标。近年来膜过程(膜软件、膜硬件)的国内市场已经进入成熟期(高速增长,价格稳定)。

膜技术的主要分离过程
国际理论与应用化学联合会(IUPAC)将膜定义为:一种三维结构,三维中的一度(如厚度方向)尺寸要比其余两度小得多,并可通过多种推动力进行质量传递。这样膜过程就应该被定义为以膜为介质进行质量传递的一种化工单元过程或化工单元操作;很显然膜分离属于化工单元操作。
膜分离技术按传质推动力可分为压力差、浓度差、温度差、电位差等推动力膜;按膜组件结构可分为平板(盒式)膜、螺旋卷式膜、中空纤维膜、管式膜等;按功能层材料可分为无机膜(陶瓷膜、金属膜、碳分子筛膜等)和有机膜。
微滤、超滤、纳滤(nanofiltration)与反渗透都是以压力差为推动力的液体膜过程,当膜两侧存在一定压力差时,可使一部分溶剂及小分子的组分透过膜,而微粒、大分子、盐的离子等被膜截留下来,从而达到分离目的。四个过程的透过机理基本相同,主要是被分离物颗粒或分子、离子的大小和所采用膜的结构与性能有所差异。按照国际理论与应用化学联合会(IUPAC)对这四种膜过程的定义,微滤(MF)是指大于0.1μm的颗粒或可溶物被截留的压力驱动型膜过程;超滤(UF)是指不大于0.1μm大于2nm的颗粒或可溶物被截留的压力驱动型膜过程;反渗透(RO)是指高压下溶剂逆着其渗透压而选择性透过的膜过程;纳滤是指不大于2nm的颗粒或可溶物被截留的压力驱动型膜过程。微滤的压差范围为0.10~0.20MPa;超滤的压差范围为0.10~0.50MPa; 反渗透被用于截留溶液中的盐或其它小分子物质(分子量小于200),所施加的压力在2MPa左右,也可高达10MPa;纳滤用以分离分子量约为几百至几千的溶液组分,其压差范围为0.5~2.0MPa。
电渗析是在电场作用下使溶液中的阴、阳离子选择性地分别透过阴、阳离子交换膜,进行定向迁移的分离过程。该过程主要用于苦咸水脱盐、饮用水制备、工业用水处理等。近十多年来,开始应用于有机酸脱盐与纯化、废酸碱回收等;膜电解过程中,在两电极上存在电化学反应,并有气体产生,主要在氯碱工业中用于大规模生产离子膜级氢氧化钠。
气体分离膜是指在压力差下,利用气体中各组分在膜中渗透速率的差异,达到各组分分离的过程。气体分离膜已大规模用于合成氨厂的氮、氢分离,空气富氧、富氮,天然气中二氧化碳与甲烷的分离等。
渗透气化与蒸汽渗透(vaper permeation)均是利用待分离混合物中某组分具有优先选择性透过膜的特点,使料液侧优先渗透组分以溶解-扩散透过膜而实现分离的过程。两者的差异在于渗透汽化过程采用负压操作,进料物流为液态,优先透过膜的组分在膜下游侧汽化,并在冷凝器中冷凝和收集;而蒸汽渗透采用正压操作,进料物流为气相,常为对膜具有相互作用的有机分子透过膜。渗透气化主要用于有机物脱水(亲水膜)、水中有机物的脱除(疏水膜)、有机混合物分离等方面的应用,被认为是最有希望取代高能耗精馏技术的膜过程,其中有机溶剂脱水及水中有机物脱除已有工业装置;蒸汽渗透适用于空气中有机溶剂的回收,随着环保意识的增强,蒸汽渗透将会获得较大的推广应用。
另外还有两类正在开发与推广应用的新型膜技术:一类是目前称之为膜接触器,包括膜基吸收、膜级萃取、膜蒸馏、膜基汽提等。在这些过程中,膜介质本身对待处理的混合物无分离作用,主要利用膜的多孔性、亲水性或疏水性,为两相传递提供较大而稳定的相接触面,可克服常规分离中的液泛、返混等影响,因而近十余年来,深受化工界的关注;另一类是以膜为关键技术的集成分离过程,包括膜与蒸馏、膜与吸附、膜与反应等相结合的集成过程,具有常规分离过程所不能及的优点,也正在受到重视和发展。
随着科学技术的发展,人们模仿生物膜的某些功能,研制出各种功能的合成膜,应用于日常生活与工业生产过程中。可以认为,膜产业已成为21世纪发展最快的高新技术产业之一。
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⑺ 反渗透膜是什么

通俗理解:反渗透膜技术,可将溶液分离,制备出所需水质!反渗透膜版又称逆渗透膜,是一种以权压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂,即渗透液;高压侧得到浓缩的溶液,即浓缩液。若用反渗透处理海水,在膜的低压侧得到淡水,在高压侧得到卤水。反渗透膜脱盐层的材料主要为芳香聚酰胺。此外还有哌嗪酰胺、丙烯-烷基聚酰胺与缩合尿素、糠醇与三羟乙基异氰酸酯、间苯二胺与均苯三甲酰氯等。反渗透膜的结构,有非对称膜和均相膜两类。当前使用的膜材料主要为醋酸纤维素和芳香聚酰胺类。其组件有中空纤维式、卷式、板框式和管式。可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作,主要用于纯水制备和水处理行业中。反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质,从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单,能耗低,近些年迅速发展。

⑻ 反渗透技术到底是什么时期发展起来的呢

反渗透又称逆渗透,一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因版为它和自权然渗透的方向相反,故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压,就可以使用大于渗透压的反渗透压力,即反渗透法,达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。
反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术,源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究,后逐渐转化为民用,目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。

反渗透法通常又称超过滤法,反渗透膜属新材料范畴,是一种用高分子化学材料特殊加工制成的、具有半透性能的薄膜。它能够在外加压力作用下使水溶液中的某些组分选择性透过,从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。反渗透法的最大优点是整个过程中无水相变化,能耗较少,而且设备投资省、建设周期短。它的能耗仅为电渗析法的1/2,蒸馏法的1/40。反渗透海水淡化的技术关键在于反渗透膜、高压泵、能量回收装置和系统优化设计技术。

⑼ dmac能用反渗透膜吗

对于磺化聚芳醚砜在溶剂甲酸、DMAC以及甲酸和DMAC的混合溶剂中的溶解性进行实验;并进行了以甲酸、DMAC和不同比例的甲酸与DMAC为溶剂的磺化聚芳醚砜树脂成膜实验.实验证明了甲酸为磺化聚芳醚砜的劣溶剂,以甲酸为溶剂的树脂溶液涂布而成的膜由于大量的裂纹缺陷和脆性弊病无法用作反渗透膜的除盐层DMAC对于磺化聚芳醚砜的溶解性良好,用甲酸和DMAC的混合溶剂溶解磺化聚芳醚砜,随着DMAC所占比例的不断增加,混合溶剂的溶解性先略微变差,然后溶解性明显增加,最后又变盖由于挥发速度的差距,在磺化聚芳醚砜树脂的甲酸溶液中加入少量DMAC即可得到致密无缺陷的涂层.【期刊名称】《信息记录材料》【年(卷),期】2018(019)006【总页数】3页(P36-38)【关键词】磺化聚芳醚砜;甲酸;DMAC;反渗透膜【作 者】盖树人;张静【作者单位】乐凯胶片股份有限公司 河北 保定 071054;乐凯胶片股份有限公司 河北 保定 071054【正文语种】中 文【中图分类】TB383.21 引言随着全球经济的快速发展,全世界范围内的水资源短缺和环境污染的问题日益严重,已经成为制约经济发展的重要原因。地球上的水储量十分巨大,但其99%以上是人类无法直接利用的海水,海水淡化技术就成为解决水资源短缺的重要途径[1-3]。在常用的海水淡化方法中反渗透膜法以其运行成本低、集成度高的优点占据了海水淡化的80%以上的份额[4-5]。反渗透膜应用于污水处理可以将污水中的有害成分完全去除,将污水转变为可以用于生产和生活的水资源,反渗透膜在污水处理中的应用在近年来越来越受到重视。反渗透膜产业在诞生50多年后即将迎来其快速增长的时期。现在市售的反渗透膜均是采用界面聚合法制造的除盐层为芳香聚酰胺的反渗透膜。芳香聚酰胺反渗透膜以其除盐率高(大于99%)和水通量大的优点而占据市场,但是由于芳香聚酰胺材料的耐氯性较差[6],而海水中的含有大量的微生物,待处理的水又必须加入大量的活性氯来进行杀菌处理,之后必须对于待处理的水进行严格的脱氯,使水中的游离氯含量降低到小于1ppm,这会大大增加成本。为了解决反渗透膜的耐氯性问题,各研究机构开展了一系列的研究工作。磺化聚芳醚砜类材料是一种性能优良的特殊材料,其分子主链中含有硬段苯环、软段醚键及稳定的砜键,不仅具有优良的耐热性,而且具有较好的耐紫外光、耐老化、耐氧化、耐酸碱、耐水解性及良好的机械强度,其分子的耐氯性能优良,可以被应用于制造反渗透膜[6-7]。和界面聚合法制造反渗透膜的工艺不同,磺化聚芳醚砜制造反渗透膜是首先合成树脂,然后将树脂用溶剂溶解后均匀涂布于多孔支撑层上形成厚度约200nm的除盐层。由于涂布形成的除盐层只有约200nm厚,涂层中的些许缺陷都会导致除盐层失去脱盐效果,如何能够涂布出超薄、均匀、致密、无缺陷的除盐层是关系到反渗透膜除盐率和水通量性能的关键。
磺化聚芳醚砜作为一种高分子物质,磺化聚芳醚砜能否被溶剂溶解首先要满足溶度参数相近和极性相同的条件,其溶度参数由物质的色散分量δd、极化分量δp和氢键分量δh构成,根据计算公式可以求得磺化聚芳醚砜的溶度参数[8]。磺化度为30%的磺化聚芳醚砜树脂的溶度参数值为23.65Mpa(1/2),而且其树脂由于磺酸的存在而有较强的极性。常用的极性溶剂如甲酸(溶度参数:27.62Mpa(1/2))、DMAC(溶度参数:24.76Mpa(1/2))、一缩二乙二醇(溶度参数:27.775Mpa(1/2))都和磺化聚芳醚砜的溶度参数相近。但一缩二乙二醇的饱和蒸汽压很低(0.13Kpa,91.8℃),很难将其挥发彻底得到致密的除盐层,在实际的工业生产中很难被应用,进行研究的价值不大;甲酸(53.32Kpa,16℃)和DMAC(6.21Kpa,20℃)的饱和蒸汽压较高,以其为溶剂的涂层能够被在常压条件下快速干燥,所以研究以甲酸和DMAC为溶剂的涂层性能具有很高的应用价值。下面就关于溶剂甲酸和DMAC对于磺化聚芳醚砜溶液成膜性能的影响进行实验。2 实验部分2.1 仪器及药品旋转粘度计(上海精密科学仪器有限公司,NDJ-8S),鼓风干燥箱,#24RDS丝棒;甲酸(天津市福晨化学试剂厂,分析纯)、DMAC(天津市福晨化学试剂厂,分析纯)、磺化聚芳醚砜(天津砚津科技有限公司,磺化度30%)2.2 磺化聚芳醚砜树脂的溶解将磺化聚芳醚砜按照表1的配比进行溶解,室温放置溶胀1小时后,在60℃水浴中搅拌4小时后得到树脂含量为5%的不同溶剂的溶液,观察溶液的透明性和测试溶液粘度,溶液组成见表1。表1 溶液组成磺化聚芳醚砜(g) 555555甲酸(g) 9593908547.5 /DMAC(g) / 251047.595 DMAC占溶剂比例(%) 02.15.310.5501002.3 磺化聚芳醚砜涂层的制备将配制好的磺化聚芳醚砜溶液样1-6用#24丝棒均匀涂布于100微米厚的PET片基上,入温度为45℃的鼓风干燥箱进行干燥1小时,观察聚芳醚砜涂层表观并用扫描电镜观察涂层细微弊病。
3 结果与讨论3.1 溶剂对于磺化聚芳醚砜溶液的性能影响通过调整溶剂中甲酸和DMAC的比例,可以观察到以甲酸作为溶剂的磺化聚芳醚砜溶液呈半透明状,随着DMAC的量增加,磺化聚芳醚砜溶液的透明性先是略有下降,然后在DMAC的用量达到一半时溶液完全透明澄清,完全使用DMAC为溶剂时溶液保持完全透明澄清。如图1所示。图1 溶剂种类对磺化聚芳醚砜溶液透明性的影响测量六个样品在20℃的粘度,其数据如图2所示。图2 溶剂种类对磺化聚芳醚砜溶液粘度的影响一般来说,溶液越透明澄清,说明溶质分子在溶剂中的团聚越少,溶质溶解越完全,磺化聚芳醚砜的甲酸溶液的透明性远远不如DMAC溶液;同时溶质在溶剂中溶解性越好,溶质分子在溶液中越伸展,分子间的缠绕就会越多,导致溶液的粘度就会越大。磺化聚芳醚砜DMAC溶液的粘度明显大于在甲酸溶液中的粘度。根据溶液的透明性和粘度数据可以知道DMAC对磺化聚芳醚砜的溶解性优于甲酸,分析其原因是虽然DMAC、甲酸都和磺化聚芳醚砜的溶度参数相近,但磺化聚芳醚砜属于亲电子物质,易溶于具有给电子性的溶剂,甲酸属于亲电子溶剂,由于亲电子性相同的溶剂和高分子物质的溶剂化作用差,故甲酸对于磺化聚芳醚砜的溶解性差;而DMAC溶剂属于强给电子溶剂,有利于溶剂和高分子进行溶剂化作用,故利于互溶。[9]磺化聚芳醚砜的甲酸和DMAC混合溶液,当DMAC含量较少(占溶剂量≤10%)时,随着DMAC的含量增加,溶液的透明度略有下降,溶液粘度也略有下降,说明在甲酸中加入少量DMAC对磺化聚芳醚砜的溶解起抑制作用;当DMAC含量较多(达到占溶剂量的50%)时,溶液透明性好,而且其粘度远远超过单纯以DMAC为溶剂的溶液粘度,说明当甲酸和DMAC的含量接近时,混合溶剂对树脂的溶解性较单独采用任何溶剂有明显改善。3.2 溶剂对于磺化聚芳醚砜溶液成膜性的影响将配制好的磺化聚芳醚砜溶液样1-6涂布于无底PET片基上,在45℃的鼓风干燥箱进行干燥后得到样片1-6,样片如图3所示。
图3 溶剂对于样片表观的影响溶剂全部为甲酸的树脂溶液所成的膜样片1有大量的肉眼可见裂纹,并且膜层的脆性很高,样片轻微弯曲膜层就会有明显的断裂脱落现象,可见膜层和基材的附着力和膜层的自身强度很差;出现这种现象的原因是由于甲酸是磺化聚芳醚砜树脂的劣溶剂,溶剂和树脂分子的亲和力差。树脂分子在甲酸溶剂中以较紧密的线团形式存在,树脂分子在溶剂中几乎没有互相缠绕,分子间的作用力很小,随着溶剂的挥发,树脂分子在溶剂中析出后在膜中的相互作用和缠绕也很少,导致膜的机械性能很差并且存在大量的裂纹。所以在反渗透膜除盐层的涂布中如果只采用甲酸作为溶剂,则必然会导致除盐层存在裂纹缺陷从而使反渗透膜的除盐率达不到使用要求。由DMAC含量为2%的样2涂布而成的样片2的韧性较好,样片只是在涂层厚度不均匀的边缘处有少量裂纹;DMAC含量为5%、10%、47.5%和95%的样3、样4、样5和样6溶液涂布的样片3-6的涂层韧性强,经电镜检测样片涂层无缺陷。根据溶液的性能已知磺化聚芳醚砜树脂样2、样3和样4溶液的溶解性比在甲酸溶液要差,这与涂层性能和溶剂溶解性之间的关系相矛盾。其原因是由于涂层在干燥过程中甲酸和DMAC的挥发速度不同导致随着干燥的进行涂层中两种溶剂的比例发生了变化,由于甲酸的饱和蒸汽压(53.32Kpa,16℃)远远大于DMAC的饱和蒸汽压(6.21Kpa,20℃),所以在干燥过程中涂层中甲酸的挥发速度远远大于DMAC的挥发速度,导致随着干燥的进行涂层中DMAC相对于甲酸的含量越来越大,在树脂析出时涂层溶液的溶剂比例达到磺化聚芳醚砜良溶剂的水平,所以在溶液中只加入少量的DMAC就能实现形成良好、致密、无缺陷的磺化聚芳醚砜层。这一点对于采用涂布法制备磺化聚芳醚砜除盐层的反渗透膜尤其重要,因为DMAC能够溶解反渗透膜的支撑层——聚砜层,在除盐层溶液中使用大量的DMAC会导致由于多孔聚砜支撑层被溶解而缩孔,造成水通量的急剧下降。
4 结语甲酸是磺化聚芳醚砜的劣溶剂,磺化聚芳醚砜树脂甲酸溶液成膜时由于树脂分子在甲酸溶剂中缩成线团,树脂分子之间的缠绕很少,所成的膜机械强度很差且有裂纹弊病;磺化聚芳醚砜树脂在甲酸和DMAC混合溶剂的表现是随着DMAC的比例增加,混合溶剂对于树脂的溶解性先略微降低再明显增加,最后又会降低;由于甲酸的挥发性大大高于DMAC,所以即使混合溶剂中DMAC的含量较低,在干燥时涂层溶液中DMAC的比例会随着干燥进程而增加,达到树脂良溶剂的比例,明显改善树脂膜层的性能,涂布出致密无缺陷的膜层。【参考文献】[1] 杨家臣,陈素宁,王宁,等.海水淡化工艺及发展趋势[J].广州化工,2012,40:46-48.[2] 李琳梅.发展海水淡化事业促进海洋强国建设[J].海洋开发与管理,2012(12):59-61.[3] 杨尚宝.关于我国海水淡化产业发展的战略思考[J].水处理技术,2011,37:1-4.[4] Lauren F Greenlee,Desmond FLawler,Benny D Freeman,et al.Reverse osmosis desalination:Water sources,technology, and today's challenges[J].Water Research,2009,43:2317-2348.[5] 高从锴.海水淡化进展浅谈[J].给水排水动态,2012(02):11-13.[6] 黄海,张林,侯立安.海水淡化反渗透耐氯膜材料的研究与制备进展[J].中国工程科学,2014(16):90-94.[7] 马苗,俞三传.磺化聚砜类膜材料的制备及在水处理中的应用[J].水处理技术,2011,37:14-18.[8] 黄方,杨龙,乐以伦.磺化聚芳醚砜溶度参数的确定[J].四川大学学报,2011,33:75-78.[9] 林尚安,陆耘,梁兆熙.高分子化学[M].第一版,北京东黄城根北街16号,科学出版社,1982.05:120-127.

5.9
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溶剂对磺化聚芳醚砜成膜性的影响
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溶剂对磺化聚芳醚砜成膜性的影响
盖树人;张静
【摘 要】对于磺化聚芳醚砜在溶剂甲酸、DMAC以及甲酸和DMAC的混合溶剂中的溶解性进行实验;并进行了以甲酸、DMAC和不同比例的甲酸与DMAC为溶剂的磺化聚芳醚砜树脂成膜实验.实验证明了甲酸为磺化聚芳醚砜的劣溶剂,以甲酸为溶剂的树脂溶液涂布而成的膜由于大量的裂纹缺陷和脆性弊病无法用作反渗透膜的除盐层DMAC对于磺化聚芳醚砜的溶解性良好,用甲酸和DMAC的混合溶剂溶解磺化聚芳醚砜,随着DMAC所占比例的不断增加,混合溶剂的溶解性先略微变差,然后溶解性明显增加,最后又变盖由于挥发速度的差距,在磺化聚芳醚砜树脂的甲酸溶液中加入少量DMAC即可得到致密无缺陷的涂层.

⑽ 膜过滤技术发展现状及其优缺点,主要用于处理污水

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膜过滤技术在水处理中的应用

1、用反渗透和纳滤处理垃圾填埋场渗沥液
城市垃圾填埋场产生的渗沥液中含有大量有机和无机污染物。由于成分复杂,组分变化大,污染物浓度高,所以很难用传统方法处理。即使用生化法(好氧或厌氧)和活性炭吸附或臭氧氧化联合流程进行处理,效果也不理想。传统处理法的处理效果很大程度上取决于渗沥液成份和填埋场运行年限。反渗透和纳滤被认为是处理渗沥液的有效方法。反渗透膜可同时去除有机和无机成分。滤过液可作为工艺循环水使用或排放。残留液通过蒸发,可以获得固态废物。这些废物可返回填埋场进行填埋。预处理可以采用简单的过滤、生物处理、生物处理与混凝联合以及微滤或超滤的方法。国外已有许
多填埋场都采用膜滤技术处理垃圾渗沥液。国内这方面的研究还处在实验研究阶段。采用氨氮吹脱与厌氧工艺进行预处理后,采用膜生物反应器法处理城市垃圾
填埋场产生的渗沥液,获得了较好的效果。

2、用纳滤处理纺织印染废水
纺织印染业工艺过程中要产生大量高盐度(>5%)、高色度(数万至十几万)、高化学需氧量(CODCr数万至十几万)、可生化性差的废水[8]。在排放或回用之前,在传统处理之后(如活性污泥法—沉降—砂滤)加上膜滤就可以降低水的色度和难生物降解的有机物、重金属、营养物等的含量。超滤只能部分去除色度、不能被去除小分子有机染料。所以超滤处理后还不能循环使用,不过经过超滤后的渗透液可以达标排放。纺织印染废水回用的最重要的指标是硬度、盐度和色度。先生物处理再纳滤就可以使废水达到回用标准。经过纳滤处理后,水在硬度、有机物浓度和色度等可以接近地下水的水平。渗透液的水质在很大程度上取决于膜的类型。小孔径膜(NF70)可以用于脱色,但流量要低一些。通过纳滤处理纺织行业水的循环利用率为80%—90%

3、超滤/微滤用于中水回用

缺点就是会产生膜污染:
膜处理技术在长期的运转过程中,会引起膜的污染,导致过滤通量随运行时间而逐渐下降。膜污染是膜滤应用的主要制约因素,它既能引起过滤通量的下降,又能影响处理效果

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