登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
摘要:现如今,我国是经济快速发展的新时期,活性氯的添加可以有效缓解反渗透膜生物污染的问题,但是也会破坏膜的分离层结构,造成膜选择透过性能的急剧变化。研制耐氯性能良好的芳香聚酰胺反渗透膜能简化预处理和清洗工艺,延长膜使用寿命,降低膜系统运行成本。此外,对氯化降解的反渗透膜进行修复,能恢复膜的分离性能,延长膜使用寿命,同时也能减少废弃反渗透膜对环境的污染。综述了反渗透膜耐氯性能以及氯化修复两方面的研究进展。首先,简要介绍芳香聚酰胺反渗透膜的氯化降解机理及氯化引起的性能变化。其次,从物理保护、纳米材料改性、苯环修饰、酰胺键修饰以及联合多重机制等多方面介绍了目前耐氯反渗透膜的研制手段及方法。再者,简要介绍了几种膜性能修复试剂及其应用。最后,对耐氯膜制备和膜氯化修复的研究方向和发展前景进行了总结与展望。
关键词:芳香聚酰胺;反渗透膜;耐氯性能;修复;研究进展
引言
反渗透膜分离技术以其低成本、高净化率等优点,被广泛应用于水处理与工艺处理等领域,目前已成为海水和苦咸水淡化、污水处理、中水回用、纯净水制备等方面最为有效和经济的方法之一。上世纪60年代初,Loeb和Sourirajan以醋酸纤维素为原材料,制备出世界上第一张具有高通量、高截留率的不对称反渗透膜,成为膜技术发展史上的里程碑。至此以后,反渗透膜技术各个层面均得到巨大发展。与醋酸纤维素类反渗透膜相比,聚酰胺类薄层复合膜(TMC)具有高脱盐率、高通量以及较低的操作压力等优势。1987年,陶氏FilmTec公司发明了聚酰胺反渗透膜后,它很快取代了醋酸纤维素类反渗透膜,在全球的反渗透和纳滤膜生产及应用领域中占据主导地位,使膜技术及其应用得到了空前的发展。但是,聚酰胺类反渗透膜较差的抗氧化性、耐污染和耐氯性能,仍然制约着它的发展和应用。在反渗透设备工艺前端,一般会用氯气或者漂白粉对进水进行杀菌消毒,以达到清洁水源和减小膜生物污染的效果。但它不可避免地引入了活性氯(指氯气、次氯酸根等具有氧化性的氯元素)。活性氯会对聚酰胺膜结构产生较大破坏,使膜性能迅速下降,寿命缩减。因此,在实际应用中,反渗透设备的进水在消毒后还需要进行脱氯处理,以达到进水中余氯含量小于0.1ppm的要求,这类操作明显增加了运行成本。如果开发出具有耐氯效果的聚酰胺反渗透膜,则能相应的减少操作复杂性,降低操作成本,使其应用更加广泛。本文将对反渗透、纳滤膜的耐氯改性方面的工作进行综述,归纳并分析其优缺点,以期能为相关的研究提供些许帮助。
1芳香聚酰胺膜的氯化降解
芳香聚酰胺经活性氯处理后发生聚酰胺的氯化,导致选择透过性能的变化。一般认为,芳香聚酰胺膜的氯化包括酰胺键的氯化以及芳香环的氯化,而后者往往有两种可能的途径:(1)通过亲电取代发生芳香环的直接氯化;(2)通过Orton重排发生芳香环的氯取代,即酰胺上N—H键首先发生氯化生成N—Cl键,在酸存在条件下N—Cl脱氯变成N—H和Cl2,然后Cl2迅速与芳香环发生亲电取代。此外,也有研究者指出,在芳香聚酰胺氯化过程中,还存在着酰胺键氯取代和酰胺键水解之间的竞争关系。.
2耐氯芳香聚酰胺反渗透膜研究进展
2.1聚酯类薄层复合膜
为了提高聚酰胺的耐氯性能,一些醇类、酚类单体也被考察。Jayarani对聚酰胺、聚酯、聚酯胺类反渗透膜的耐氯性进行了比较,结果显示,聚酯类的耐氯性能最强,聚酯胺与聚酰胺的耐氯性能差别较大,不同二胺的聚酰胺膜耐氯性能也有所不同,顺序为间位二胺<对位二胺<邻位二胺。由于聚酯类没有N—H键,而邻位的基团增加了活性氯进攻的位阻,所以耐氯性能有所提高。
他们对聚酯进行了进一步研究,结果表明对于同一类酚,聚合时单体上羟基越多(即产生酯键越多)耐氯性越强;芳环上羟基数量相同时,单体结构稳定则有利于得到耐氯性能强、结构稳定、除盐率高的反渗透膜。
2.2反渗透膜元件的卷制
利用卷膜机、切割机和外绕机,将未改性膜片和最优条件下制得的改性膜片卷制成2514型卷式海水膜元件。首先,将膜片、产水布和进水格网裁剪成预定尺寸。两片膜片正面相背,膜片中间放置产水布,表面放置进水格网,膜片三边用胶黏剂密封,组成一叶膜袋。接着,取四叶膜袋,将膜袋的开口边与产水收集管相连,以产水收集管为轴,用卷膜机将其初步卷制成合适尺寸的膜卷。然后,用切边机进行切边处理,将膜卷切割成适合2514型元件卷制的尺寸。最后,加装膜元件封端,使用外绕机将玻璃纤维和环氧树脂外绕到膜卷表面,经旋转固化,形成具有一定强度的卷式海水膜元件.试验过程中共卷制未改性膜元件20支,改性膜元件60支。
2.3酰胺键修饰
芳香聚酰胺膜的氯化包括酰胺键的氯化以及芳香环的氯化,一般认为,酰胺键的活性比芳香环高,优先被氯取代。因此,酰胺键修饰的改性方法相比苯环修饰,膜的耐氯性能更好.对聚酰胺膜交联处理以及在酰胺键上引入保护基团是最常见的酰胺键修饰改性方法。芳香聚酰胺包括交联(n)和线性(m)两部分。芳香聚酰胺的交联程度会影响膜的性能与结构。对芳香聚酰胺膜进一步交联,能去除酰胺键上的活泼氢原子,从而减少氯结合位点,提高耐氯性能.用3种含柔性脂肪链的交联剂对商品反渗透膜进行后处理交联。其中,六亚甲基二异氰酸酯(HDI)能与芳香聚酰胺的端胺基和酰胺键上的N—H反应,耐氯性能最佳.用甲醛与戊二醛交联改性膜,经10 000mg•h/L活性氯(pH=4和10)处理,通量基本不变.在酰胺键上引入的保护基团主要分为两种.一种是直接保护基团,通过空间位阻效应,降低了聚酰胺的反应活性.使用N,N′-二甲基间苯二胺(DMMPD)与5-氯甲酰氧基-异肽酰氯(CFIC)制备反渗透膜,经10 000mg•h/L的活性氯(pH=8.0)处理,通量与截留率几乎没有变化.另一种是牺牲型保护基团,能优先与活性氯反应,从而保证了聚酰胺结构的稳定。此外,氯化后的膜,经过适当的处理(如碱或亚硫酸钠),能够实现选择透过性能、耐氯杀菌性能的再生。
2.4膜制备工艺的改良
在膜的耐氯改性研究过程中发现,一些特殊的处理工艺也能使其耐氯性能有所提高。研究了热处理条件对反渗透膜耐氯性的影响。实验中以聚砜超滤膜为基膜,N,N-二甲基间苯二胺与均苯三甲酰氯(TMC)和间苯二甲酰氯(IPC)为单体,通过界面聚合制备反渗透膜。对制得的反渗透膜在不同的热处理温度、时间等条件下处理后进行性能测试。结果显示,在同时实现高通量和高截留的最佳热处理温度条件下,膜的耐氯性能也是最好的。
结语
总之,正是因为芳香聚酰胺反渗透膜的氯化降解、耐氯性能和氯化修复的研究能极大的提高膜性能,延长膜使用寿命,进一步推动反渗透膜的发展与应用,因此成为研究热点与重点.然而,受现有认识水平的制约,氯化修复的机理还停留在较浅的层面,同时研究者对氯化降解机理和耐氯膜制备原理的观点也不完全一致,这些也将持续成为研究难点。未来人们将继续从实验、模拟和表征方面加深对氯化降解、耐氯性能和氯化修复的认识,在此基础上,借鉴生物和材料领域的研究成果,尝试新的制膜材料、方法和工艺,不仅要制备高耐氯性能的膜,还要使膜兼具高选择透过性能和杀菌性能,更要完善氯化修复的机理,丰富其应用。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星垃圾发电网获悉,根据建设项目环境影响评价审批程序的有关规定,汕尾市生态环境局拟审批《陆丰市(东南)生活垃圾焚烧发电厂配套飞灰填埋场(南塘)项目环境影响报告书》,为体现公开、公正的原则,强化公众参与,现予公示5个工作日(2025年3月6日至2025年3月12日),如有意见,请在公示期内来信或
北极星垃圾发电网获悉,南昌市人民政府发布南昌泉岭生活垃圾焚烧发电厂扩建预留工程项目环境影响报告书的拟批准公示,项目由南昌首创环保能源有限公司负责,主要建设内容有新建综合主厂房(设有1条处理规模600t/d焚烧系统、68.96t/h余热锅炉)、汽机房(设有余热利用系统、20MW凝汽式汽轮机)、新建炉
当我们将吃剩的饭菜、剥下的果皮等厨余垃圾扔进垃圾桶后,你是否好奇过它们的最终归宿?这些看似无用的废弃物,其实有着一段奇妙的旅程。今天,就让我们以“云”参观的方式,走进北京高安屯厨余垃圾处理厂,一同揭开厨余垃圾处理的神秘面纱。处理厂初印象北京高安屯厨余垃圾处理厂,坐落于朝阳循环经济
杜邦水处理签约第26届中国环博会膜届龙头2025齐聚上海作为全球水处理膜产品领域的领军企业,“杜邦水处理”已正式确认参展即将于2025年4月21-23日在上海新国际博览中心举办的第26届中国环博会。凭借其在水处理膜产品领域的深厚技术底蕴和广泛的市场影响力,杜邦水处理的每一个动作都吸引着业界的目光。
近日,山东大季家污水处理厂提标工程项目中标结果公示,中标人山东纯江环境科技有限公司、烟建集团有限公司,中标金额116935289.61元。项目概况:主要对现状大季家污水处理厂进行提标,工程规模为30000m3/d。工程建设内容包括再生水生产设施及浓盐水、应急排放等配套管网。再生水生产设施包括超滤及反
时间:2025年8月8-10日地点:广州·中国进出口商品交易会展馆主办单位广东省粤港澳经贸合作交流促进会广东鸿威国际会展集团有限公司承办单位武汉鸿威国博会展有限公司【展览范围】1、污水/废水处理:水务、污水处理成套设备、气浮、拦污设备、过滤沉淀设备、蒸发器、结晶器、消毒杀菌、过滤器材、曝气
北极星垃圾发电网获悉,南昌泉岭生活垃圾焚烧发电厂扩建预留工程项目环境影响报告书的拟批准公示,项目新建综合主厂房(设有1条处理规模600t/d焚烧系统、68.96t/h余热锅炉)、汽机房(设有余热利用系统、20MW凝汽式汽轮机)、新建炉渣综合利用厂房、新建全封闭垃圾卸料大厅、垃圾贮坑、垃圾抓斗起重机
北极星固废网获悉,营山三峰协同处置一般工业固废(含污泥)及污水处理系统优化项目环评文件审批公示,技改后,项目总规模为垃圾焚烧900t/d,协同处置工况为生活垃圾650t/d、污泥150t/d、一般工业固废55t/d、农业废物35t/d、医疗废弃物10t/d。本次技改不改变现有的焚烧发电系统和相应的环保工程、公用
时间:2025年3月3-5日|地点:济南黄河国际会展中心同期举办:国际生物发酵展2025中国(山东)工业节能技术与装备博览会主办单位:中国生物发酵产业协会山东节能协会联合主办:山东省水处理协会山东省环境保护产业学会协办单位:山东省节能环保产业发展联盟山东省轻工机械协会山东国鉴认证有限公司常州市
北极星垃圾发电网获悉,贵州省生态环境厅发布赫章县生活垃圾焚烧发电项目环境影响评价文件审批公示,项目建设1条处理规模500t/d的焚烧线,配置1台中温次高压余热锅炉(6.4MPa,450℃)+12MW中温次高压纯凝式汽轮发电机组(6.3MPa,445℃),年发电量7839万度。在不影响生活垃圾焚烧炉污染物排放达标和
近日,在新疆巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市,库尔勒经济技术开发区再生水回用项目举行了开工仪式。项目采用双膜法(超滤膜+低压反渗透膜)工艺,获得的再生水将供给优质工业用水,预计再生水回用率可达30%。本项目不同于传统水处理工程,而是创新性地将污水处理与分质工业用水需求相结合,实现了“一水多
近日,华晟新能源在东南亚市场再传捷报——为泰国橡胶制品龙头企业SriTrangAgro-IndustryPublicCo.,Ltd.(简称“STA”)供货的13.6MW异质结项目群陆续完成并网发电。在该项目中,华晟喜马拉雅系列G12-132异质结组件以地面与水面协同部署的“水陆两栖”模式,在泰国多个地区形成独特的清洁能源矩阵,暹
10大海外展团,22个国家与地区的2,279家知名企业参展接待全球72个国家的90,571名专业观众,国际观众增幅56%全国10个省市生态环境主管部门组团莅临,行业旗舰地位稳固亚洲环保旗舰大展——2025第26届中国环博会于4月23日在上海新国际博览中心落下帷幕。本届展会汇聚了来自22个国家与地区的2,279家企业参
4月22日,北极星太阳能光伏网、北极星储能网联合主办的“2025分布式光储创新论坛”正式召开。会上,协鑫集成科技股份有限公司产品部总监盛夏做了题为《分布式场景的“超配”密码》的主旨演讲。盛夏指出,在电力市场化改革背景下,分布式市场正在经历前所未有的价值重构,未来电价波动将成为常态,绿电
2025年宁夏光伏计划装机将超3250万千瓦,正处在政策驱动、资源加持、产业扩张的高速发展期。2025年4月18日,在宁夏回族自治区工业和信息化厅的指导下,由宁夏清洁能源产业促进会主办、隆基绿能科技股份有限公司(以下简称“隆基绿能”)协办的“宁夏新能源产业链协同发展暨新技术应用交流会”在银川成
在储能行业蓬勃发展的当下,电芯技术的每一次革新都牵动着市场的神经。宁德时代作为行业领军者,在第十三届储能国际峰会暨展览会(ESIE2025)上,其集成于新型储能系统“天恒”的587Ah大容量电芯一经展出,便备受瞩目。近日,宁德时代国内储能解决方案CTO林久标就相关问题进行了深入解读,为北极星揭示了
“快看,这块满电的电池都扭成麻花了,还没有冒烟着火……”4月10日,在第十三届北京国际储能展上,因湃电池展台人头攒动。原因是这里正在展示业界首个「满电电芯扭转试验」:一块处于满电状态的电芯,被暴力扭转成麻花状后依然没有冒烟没有起火,电压、电流、温度全程处于稳定状态。试验在引起了现场
4月10日,备受瞩目的第二十三届中国国际环保展览会(CIEPEC2025)在北京中国国际展览中心(朝阳馆)隆重举行。本届大会以“践行‘两山’理念服务‘双碳’战略创新绿色发展建设美丽中国”为主题,一大批环保产业的新产品、新技术、新装备在展会亮相。湖南航天副总经理、航天凯天环保党委书记、董事长郑
北极星储能网获悉,4月7日,冠盛股份发布其投资者关系活动记录,披露冠盛东驰固态电池项目预计今年年底开始投产,产能爬坡情况将根据现场调试和生产进度决定。冠盛股份提到,其固态电池有两个发展方向。在储能电池领域,采用磷酸铁锂半固态方案,正极材料为磷酸铁锂,负极材料为石墨,未来可能用到硅碳
“西电东送”是我国能源战略的关键布局,旨在将西部清洁能源输送至东部高负荷需求地区,优化能源资源配置。国家电网作为中国的电力脊梁,始终不懈探索铸造“大国重器”。中国电力超级工程——向家坝—上海±800kV超高压直流输电示范工程,作为国家重点示范项目,以1891.6公里的输电距离、640万千瓦的年
第19届西安国际水展中国城镇水务创新发展大会2025年4月23-25日西安国际会展中心联合举办陕西省城镇供水排水协会陕西省市政工程协会陕西省风景园林协会山东省水处理协会河南省阀门工业协会青海省水利工程协会甘肃省水利工程行业协会中国国际贸易促进委员会西安市分会西安市给水排水工程与技术协会西安市
当地时间3月25日至27日,非洲规模最大、最具影响力的可再生能源盛会,第29届南非太阳能与储能展览会(SolarStorageLiveAfrica2025)正式召开,正泰新能携最新研发的光伏组件亮相展会,向非洲市场展示其创新的光伏技术和卓越的产品性能。第29届南非太阳能与储能展览会作为非洲光伏产业的核心交流平台,
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!