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在过去的30年中,反渗透(RO)膜应用经历了巨大的增长。这是由多种因素共同实现的,这些因素包括全球人口和经济增长,气候变化导致的水资源短缺以及近年来已实施的更加严格的环境法规。目前用于海水淡化的最具成本效益的膜是基于交联芳族聚酰胺(PA)膜。虽然对其表面改性研究得很多,但在大多数商业应用中大部分化学结构仍然保持不变。在过去的十年中,已经用纳米材料对这些膜进行改性研究,例如二氧化硅纳米颗粒,沸石,碳纳米管。纳米复合芳香族PA膜通常需要提高其耐氯性,透水率,和防污性能,尽管这些改进通常需要在脱盐性能上做出权衡。
在最近开发的纳米材料中,纤维素纳米纤维(CNF)由于其优异的特性和环保特性而引起了极大的关注。它们可以纳米级分散在水中,并且是无毒的,具有化学抗性,可生物降解。纳米纤维素可用于增强聚合物,改善其机械性能,特别是在不增加复合材料重量的情况下增加杨氏模量。然而,关于使用交联芳香族PA作为基质结合CNF和纤维素纳米晶体(CNC)的纳米复合膜的报道很少。
近日,日本信州大学Rodolfo Cruz-Silva课题组合成了用结晶纤维素纳米纤维(CNF)增强的芳族聚酰胺(PA)反渗透膜,并研究了其脱盐性能。与普通PA膜的比较表明,由于CNF表面和PA基质之间的吸引力,CNF的添加降低了基质的迁移率,从而导致形成更坚硬的膜。分子动力学模拟表明,CNF-PA具有更高的亲水性,这对于合成的纳米复合膜的高透水性至关重要。CNF-PA反渗透纳米复合膜还显示出增强的防污性能和改善的耐氯性。CNF作为制备纳米复合芳族PA膜的纳米增强材料显示出巨大的潜力,且该膜具有很长的使用寿命!这项研究工作以“Nanocompositedesalination membranes made of aromatic polyae with cellulose nanofibers: synthesis,performance, and water diffusion study”为题发表在国际著名期刊《Nanoscale》上。
图1. 合成膜的形态。(a)AFM,普通PA膜的(b)SEM和(c)TEM断面图。(d)CNF-PA膜的AFM图,(e)SEM和(f)断面TEM图像
图2.(a)干燥的PA样品,(b)干燥的CNF-PA膜,(c)含水的PA和(d)含水的CNF-PA的孔径分析
图3. a)PA结构模型,(b)水密度,(c)水扩散系数,以及(d)芳香族普通聚酰胺(PA)膜的聚合物迁移率图,(e)PA-CNF结构模型,(f)水密度,(g)水扩散系数和(h)聚合物迁移率(仅PA部分)图
图4CNF-PA和PA膜的防污性能研究
图5对于CNF-PA膜和实验室制得的普通PA膜,在20 ppm的连续氯暴露下,水的渗透率(左实线)和脱盐率(右虚线)的变化
综上所述,使用快速氧化的CNF(Tempo-oxidized CNF)来改善芳族PA膜的透水率、防污性和耐氯性,通过将CNF分散在水相中并进行界面合成来进行。CNF-PA膜中CNF的羧酸钠基团的存在改善了水的扩散速率,而CNF的耐氯性有助于改善膜的抗氯化稳定性。表面粗糙度的略微降低和带负电荷的TEMPO-CNF的存在改善了防污性能。以上结果表明,CNF-PA膜是一种很有潜力用于海水反渗透淡化膜的材料。
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今年1月,世界气象组织(WMO)发布了首份《全球水资源状况》报告,报告直击全球水资源紧缺问题。目前,36亿人每年至少有一个月面临用水不足的问题,预计到2050年这一数字将增加到50亿以上。面临如此缺水的局面,生活用水、工业用水将如何得到有效保障?对此,科学家将目光聚焦海水淡化技术的研发与创新
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膜技术较传统污水处理技术在出水水质、占地面积、污泥产量等方面具有较强的优势,以反渗透膜为主的膜技术得到了许多国家的高度重视,在近几年得到了快速的发展和更广泛的应用。值此2023年第24届环博会之际,众多膜产品供应商携最新技术产品精彩亮相,全球海水淡化反渗透膜领域第一品牌LG化学也带着其具
作为一家肩负社会责任的企业,LG,始终以涵盖客户、环境和社会价值的可持续发展愿景为基础,在经营活动中追求可持续创新。值此届环博会到来之际,LG化学水处理事业部将带来最新的产品和技术。基于创新的薄膜纳米复合技术(TFN),LG化学生产制造全系列NanoH2O海水和苦咸水反渗透(RO)膜,期间不断发展,
记者近日从渤海新区管委会获悉,到目前为止,当地已有83家企业用上了海水淡化水。
面对日趋严重的水资源短缺问题,包括纳滤和反渗透在内的高压膜技术在饮用水、再生水处理以及海水、苦咸水淡化等方面逐渐得到了广泛应用。膜污染是膜分离过程中存在的普遍现象,会导致出水水质变差、膜使用寿命缩短、运行成本增加等问题,因此需要对膜污染机理进行深入解析并研发抑制或缓解膜污染的有效手段。膜污染的形成由膜表面性质、进水水质和运行条件共同决定,故通常也从这三方面进行膜污染控制。
水处理反渗透设备高/低压保护,是为了防止RO高压泵空转或在超过极限高/低压下工作。
反渗透膜元件一般情况下,可以使用2~3年左右。若想延长使用寿命,可对反渗透膜元件进行清洗,通常分为物理冲洗和化学冲洗两种方式,当物理冲洗已经不能使反渗透膜的性能恢复,就应该需进行化学清洗了。
反渗透系统制取纯水有个特点:反渗透膜的实际产水量受温度的影响变化较大。大多数实验室超纯水机或反渗透纯水设备产水量是按反渗透膜在25℃进水温度下的标准产水量来标注的。温度变低,水的粘度增加,水的扩散性减弱,产水量也随着温度下降而降低。
没有水就没有生命。根据世界水资源研究所发布的报告,目前全球有超过10亿人生活在缺水地区,到2025年将有35亿人面临缺水。我国沿海地区水资源短缺,随着国民经济和社会发展,沿海地区对淡水资源的需求日趋迫切,仅靠长距离调水难以彻底解决。海水淡化作为水资源增量技术,是沿海缺水地区解决水源短缺问题的重要选择,并且相关技术可拓展应用至苦咸水开发保护利用、污水资源化利用、工业用水高效循环利用等领域,助力生态文明建设,产业发展前景广阔。
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4月24日,中国能源建设股份有限公司水环境治理研究院在湖北武汉揭牌成立。此举是中国能建系统构建“四新”能建平台、加快推动“四大转型”的战略举措,对推动生态环保业务高质量发展,打造一流的生态环境综合治理商具有重要意义。中国能建水环境治理研究院依托葛洲坝生态环保公司组建,是中国能建开展
2月27日,中国能建葛洲坝生态环保公司党委书记、董事长杨贞武与中国能建投资公司党委书记、董事长吴立成会谈。双方就深化环保水务、固废处理、土地整治等业务领域合作深入交流并达成共识。会谈现场杨贞武介绍了葛洲坝生态环保公司发展战略、市场布局等情况。他表示,公司聚焦“六全”领域,围绕“七网
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8月23日,中国能建葛洲坝生态环保公司与潍坊海赋能源集团有限公司签署战略合作协议。中国能建葛洲坝生态环保公司党委书记、董事长杨贞武与潍坊海洋发展集团有限公司党委副书记、副董事长、总经理,潍坊海赋能源集团有限公司董事长张祥伟见证签约并座谈。杨贞武介绍了葛洲坝生态环保公司发展战略和业务
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近日,碧水源旗下的北京碧水源分离膜科技有限公司再次中标舟山六横海水淡化厂换膜项目,这是继去年首批碧水源自主研制的海水淡化反渗透膜在该项目投入使用并验证了性能堪比进口产品后,双方的再次携手合作,将对我国沿海缺水城市生产“生命之水”的能源成本控制起到示范性作用。舟山作为国家海水淡化产
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