陶瓷膜处理地表水的工艺

采用混凝沉降与陶瓷膜超滤的组合工艺处理地表水,考察操作模式、膜孔径、膜构型以及膜通量等对膜过滤性能的影响.结果表明:在恒压操作下,终端过滤的操作压差应小于0.075 MPa,对于孔径大于50nm的陶瓷膜而言,膜通量随孔径变化不大;错流过滤的膜通量随孔径增大而增大;错流过滤的渗透通量是终端过滤的1.5 -2.2倍.恒通量操作下,蜂窝陶瓷膜过滤性能优于19通道陶瓷膜,并在恒通量150 L/( m2.h)下稳定运行.混凝沉降-陶瓷膜组合工艺对浊度的去除率大于99%,对吸收254 nm波长紫外线有机物(UV254)的去除率大于47.7%,产品水的部分指标优于GB 5749-2006中的指标.     

酪蛋白的聚集态及其膜分离

采用孔径分别为50、200和500 nm的陶瓷膜处理碱性酪蛋白水溶液,考察操作条件及pH对过滤通量和截留率的影响,并研究酪蛋白胶束在不同pH下的聚集行为.结果表明:采用孔径为200 nm的陶瓷膜过滤1 g/L的酪蛋白溶液,在pH=13,操作压差0.10 MPa,膜面流速3.0 m/s条件下,可获得膜通量266 L/(m2·h)和酪蛋白截留率71.8％,综合效果好.酪蛋白的胶束尺寸和黏度随pH的增大而增大.膜过滤通量随pH增大而减小 ;截留率随pH增大而增大.     

多孔陶瓷膜的气体渗透模型

为了揭示气体在多孔陶瓷膜中的传质规律,研究陶瓷膜在20～500℃下的N2渗透性能。实验测定了平均孔径为100、200和500 nm的陶瓷膜渗透速率;在达西定律的基础上,分别依据K-C方程和H-P方程建立气体传质模型,修正相关参数并进行比较和预测。结果表明:在考察的膜孔径范围内,气体的传质机制主要为黏性流扩散,气体的渗透速率随温度的升高而减小,随膜平均孔径和孔隙率的增大而增大,随膜厚度的增加而减小,修正的K-C方程能较好地描述N2在陶瓷膜孔中的传递规律。     

阳极氧化铝膜过滤BSA溶液过程中的污染分析

采用阳极氧化铝膜过滤牛血清蛋白溶液,考察了孔径20、100、200nm 3种膜的过滤通量随时间的变化关系,在相同的操作条件下孔径20 nm的膜具有较高的渗透通量(400L/(m2·h))和较小的过滤阻力(8.3×1011/m).还考察了蛋白质浓度、泵送时间及清洗对膜污染情况的影响.结果表明,在实验的范围和条件下,随蛋白质浓度的增大,膜污染加重,稳定通量增大;泵送时间增长,膜污染速度加快,通量增大;通过纯水清洗加超声清洗的方法去除可逆污染,清洗后膜与新膜过滤通量相当.     

陶瓷膜孔径参数对渗透性能的影响(Ⅰ)不同颗粒平均粒径下的模拟计算

初步建立了颗粒体系微滤过程中的膜微观结构与性能关系模型,对陶瓷膜孔径对膜通量的影响进行模拟计算.结果表明,对于颗粒悬浮体系的分离,存在最优膜孔径使膜通量最大,研究工作有助于深入理解膜微观结构对宏观性能的影响.     

孔径5nm陶瓷膜对La~(3+)的截留性能

采用孔径5 nm陶瓷膜处理冶金、电子、化工等工业产生的含La3+废水,考察离子浓度、电解质和溶液p H等对膜分离性能的影响。结果表明:膜对La3+的截留率随离子浓度的增大而减小,膜通量略有下降。当La3+质量浓度由9.1 mg/L增加到245.0 mg/L时,膜对La3+的截留率从82.4%降低到66.2%,膜渗透通量下降5%。随Na Cl浓度的增大,膜对La3+的截留率降低,而膜渗透通量增大。当Na Cl质量浓度增大到100 mg/L时,膜对La3+的截留率从69.3%减小到26.0%,膜通量则提高30%以上。溶液p H既改变了膜表面荷电性又改变了La在水中的存在形式,对膜分离性能影响显著。当溶液p H6时,La主要以游离的La3+形式存在;当p H=10时,La主要以La(OH)3沉淀的形式存在,膜对La3+的截留率大于99%;当p H=6~8时,部分La(OH)2+的存在,增大了膜孔堵塞阻力,导致膜通量较低。调整溶液p H有助于陶瓷超滤膜回收废水中的La3+,实现资源化利用。     

真空膜蒸馏NaCl水溶液脱盐过程模拟研究

在尘气模型的基础上建立了真空膜蒸馏NaCl水溶液过程的传质传热机理模型,并用膜孔径分布函数代替膜平均孔径值,首次实现了孔径分布与膜蒸馏机理模型的有效结合.与平均孔径模型相比,随温度变化的通量模拟结果与实验数据吻合良好,证明了所建模型的实用性.在此基础上,探讨了操作条件和孔径分布函数的主要参数对蒸馏过程的影响.模拟结果表明,通量随进料温度和流量的增加而增大,随料液中NaCl浓度的增大而减小;膜的平均孔径越大,通量越大;在平均孔径相同的情况下,膜孔分布越密集,通量越小.     

聚乙二醇导向多级孔ZSM-5分子筛膜的制备及表征

采用二次生长法,以四通道α-Al_2O_3中空纤维为支撑体,制备多级孔ZSM-5分子筛膜,研究制膜液硅铝摩尔比(n(SiO_2)/n(Al_2O_3))、合成温度、合成时间以及聚乙二醇(PEG)结构导向剂的添加对分子筛膜成膜的影响。结果表明:在硅铝摩尔比为160、合成温度为180℃、合成时间为20 h的条件下,可获得结晶度较高的ZSM-5分子筛膜;引入的PEG分子在晶化过程中包裹在晶体层之间,去模板后产生介孔孔隙;膜层平均孔径随着PEG加入量的增加而变大,在PEG添加量为0. 25%时,纯水渗透通量达到20 kg/(m~2·h·MPa),截留分子量为161 100,对应平均孔径为16. 40 nm,达到了超滤的标准。     

热浸渍晶种法制备高重复性NaA分子筛膜

利用热浸渍法和打磨法引入晶种合成NaA分子筛膜,将合成的NaA分子筛膜应用于乙醇/水混合体系,研究进料温度、进料侧压力及进料流量等对其分离性能的影响。结果表明,进料温度升高,渗透通量和分离因数呈增大趋势;进料侧压力增大,渗透通量增加,分离因数减小;进料流量增大,渗透通量明显增大,分离因数未发生明显变化。进料温度为75℃、进料侧压力为100kPa、相对真空度接近-0.1MPa、进料流量为16L/h时,所得NaA分子筛膜的渗透通量和分离因数分别为1.08kg.m-2.h-1和3 338,此时用于乙醇/水混合体系分离效果最佳。NaA分子筛膜的重复性高达80%。     

支撑体结构对聚二甲基硅氧烷复合膜界面结合行为的影响

渗透汽化性能及结构稳定性是复合膜的重要评价指标。采用纳米划痕技术原位表征分离层与支撑体的界面结合强度。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)化合物作为膜材料,详细考察管式多孔陶瓷支撑体粗糙度及孔径对PDMS复合膜界面结合强度及渗透汽化性能的影响。结果表明:陶瓷支撑体粗糙度为1μm,平均孔径为200nm,制备的复合膜结构稳定性及渗透汽化性能最佳,临界载荷为27mN,当进料温度为40℃时,膜对1%丁醇水溶液的通量可达1139g/(m~2·h),分离因子为22。