谷建宇[1]2004年在《系列海水淡化用聚酰胺反渗透复合膜材料单体的合成》文中研究说明二十一世纪是一个水资源严重缺乏的时代，广大陆地上天然的洁净水源的日益减少，与此同时，占地球表面70%的广大海洋中却拥有着大量的海水，开发利用海洋水资源，以支持社会的持续发展，已成为当务之急。 人类发展海水淡化技术已有上百年的历史，尤其近几十年间，各种海水淡化技术层出不群，应用最多的有蒸馏法和反渗透法。蒸馏法是应用最早，也最成熟的方法，包括了多级闪蒸（MSF），低温多效蒸馏（MED）和压气蒸馏（VC）等多种技术。反渗透法从上世纪七十年代开始逐渐进入工业化阶段。反渗透法相比于其它海水分离方法具有显着的优点：水的相态不变，无需加热，设备简单，效率高，占地小，操作方便、能耗少，等等。2000年前，以上叁种应用最多的海水淡化技术分别占有海水淡化市场总量的62%、31%和4%。近年来，由于国际上能源的紧张，燃料和金属的价格大幅上涨。同时，随着各种与反渗透压海水淡化相关的技术不断发展和成熟，反渗透法生产纯水成本已经大大低于其它方法。现在反渗透法已逐渐取代蒸馏法成为最具有竞争力和发展前途的一种海水淡化技术。国际上，反渗透海水淡化技术最先进的国家是美国和日本。我国是全世界最缺水的25个国家之一。解决水资源贫乏的最有效方法就是海水淡化，对于岛屿和沿海城市来说更是如此。在我国，对反渗透海水淡化技术的研究尽管开始的很早，但由于种种原因，未能得到重视和发展，现今只是掌握了别国已过时的醋酸纤维素膜海水淡化技术，国内仅有的在建的PA反渗透膜海水淡化工厂，所
陈可可[2]2010年在《耐氯功能单体及功能复合膜的制备》文中进行了进一步梳理为了获得抗氧化性更加优异的功能复合膜,采用新的带有磺酰氯基团的功能单体合成复合膜,从而提高膜的抗氯化能力,并对原有的膜材料如聚乙烯醇和聚醚砜进行改性来提高成膜后性能。首先制备了功能单体5-氯磺酰异酞酰氯(CSIC),其结构由红外光谱(FT-IR)验证确定,熔点仪及液相色谱仪分别测定其熔点和纯度。通过对反应温度、反应时间和反应底物配比等影响因素的研究,确定了制备单体的最佳工艺条件。其次利用界面聚合法制备了聚磺酰胺反渗透膜和聚哌嗪(PIP)磺酰胺纳滤膜,利用红外光谱(FT-IR)、X射线能谱(EDS)、电子扫描显微镜(SEM)对膜结构和表面形态进行了表征,对截留率、水通量和抗氧化性能进行了研究。结果表明:CSIC膜的水通量较TMC/PIP膜有较大的提高,CSIC膜的耐氯性优于TMC/PIP复合膜。最后利用涂覆法制备了聚乙烯醇缩糠醛(PVFu)纳滤膜和磺化度可控的磺化聚醚砜(SPES)功能纳滤膜。用红外光谱(FT-IR)证明了膜的结构;用扫描电镜(SEM)观察了膜的表面和断面形貌;用原子粒显微镜(AFM)观察了膜表面的粗糙度;用动态活性氯测试法测试两种膜的耐氯性。结果表明,PVFu纳滤膜和SPES纳滤膜的耐氯性都很好,在有效氯浸泡时间为10000ppm·h时,PVFu膜的截留基本保持不变;SPES膜的截留下降幅度较小。
周琨[3]2010年在《聚氯乙烯纳米纤维基聚酰胺复合反渗透膜的制备与性能调控》文中指出反渗透已成为海水淡化和苦咸水脱盐最经济的技术之一。针对海水淡化用反渗透复合膜,目前的主要问题是反渗透膜压力大而水通量较低,从而能源消耗太大以致海水淡化成本较高。因而,要发展反渗透技术在海水及苦咸水脱盐中的应用,必须进一步研究和开发更适用的高通量膜材料及其成膜技术。基于静电纺丝纳米纤维膜的新型复合滤膜呈现比商业复合膜高10倍以上的水通量,有望进一步进行超薄选择层的优化用于脱盐淡化处理,取代传统的反渗透膜,获得高的通量。本论文旨在制备纳米纤维基聚酰胺复合反渗透膜以改善和提高反渗透复合膜的性能,并对其进行结构和性能表征。通过对聚氯乙烯静电纺丝工艺的优化,制备得到纤维直径在500至800纳米之间的聚氯乙烯纳米纤维膜。对聚氯乙烯纳米纤维基膜进行多巴胺改性,通过探索多巴胺溶液PH值、浓度、改性时间和膜的水接触角之间的关系,寻找最优的改性工艺。实验结果表明聚氯乙烯纳米纤维膜多巴胺改性的最佳工艺条件为:多巴胺溶液pH=8.0,浓度1.0g/L,改性时间12小时。红外光谱分析显示基膜表面附有多巴胺极性基团。扫描电子显微镜和原子力显微镜对聚氯乙烯纳米纤维基膜表面形态结构进行表征,图片显示在聚氯乙烯纳米纤维膜表面附上了一层多巴胺薄层。以间苯二胺和均苯叁甲酰氯为反应物,采用界面聚合法在多巴胺改性后聚氯乙烯纳米纤维基膜上制备聚酰胺反渗透复合膜。以脱盐率和水通量为评价指标,探索界面聚合的影响因素和膜性能之间的关系,确定较好的成膜条件。实验中主要考察了界面聚合反应中的水相pH值、有机相浓度、反应时间、热处理温度及时间等成膜工艺条件对所制备膜分离性能的影响。实验结果表明制备聚酰胺反渗透膜的最佳工艺条件为:正己烷为溶剂,pH=9～11,室温下反应60s。最佳单体浓度为2wt%间苯二胺和0.2wt%均苯叁甲酰氯。最佳后处理条件为70～90℃,8～12min。红外光谱仪对所制备膜的化学组成进行表征。扫描电子显微镜及原子力显微镜对所制备膜的结构和形态进行表征。红外光谱分析表明聚酰胺膜表面有聚酰胺的生成。扫描电镜结果表明在基膜上复合了一层致密的活性层。实验中,还对制得的聚酰胺反渗透复合膜的脱盐率、水通量等性能进行测试。分别考察了操作压力、滤料浓度、滤料温度等条件对聚酯酰胺反渗透膜分离性能的影响。对于1000mg/L的氯化钠溶液,在较低压力下,随操作压力增大,聚酰胺膜的水通量几乎呈直线上升;一定压力下,膜的通量随氯化钠浓度的增加而减小,膜对氯化钠的脱盐率随氯化钠浓度的增大略有下降。随着滤液温度的增加膜的通量和脱盐率同时增加。
高从堦, 周勇, 刘立芬[4]2016年在《反渗透海水淡化技术现状和展望》文中研究指明反渗透膜技术于20世纪60年代取得突破性进展,促使反渗透海水淡化在近50年间高速发展,淡化产能自20世纪90年代起激增。海水反渗透(SWRO)淡化已成为目前投资最省、成本最低的利用海水制备饮用水的过程。文中主要对海水反渗透淡化的发展状况进行了介绍,如膜和组件的改进,关键设备高压泵和能量回收装置效率的提高,多种工艺过程的不断发展,包括预处理和后处理的新工艺,以及对环境的影响和相应对策等。反渗透技术的发展也推动了其他膜分离技术的进步,并扩展其应用领域。预计在不久的将来,膜技术在海水淡化和水再利用、扩大和保护水资源、循环经济、清洁生产、改造传统产业、节能减排及提高人民生活水平等方面发挥的作用会越来越显着。
刘立芬[5]2012年在《关键功能单体合成及基于界面聚合原位改性反渗透复合膜的制备与性能研究》文中提出反渗透技术是一种高效节能的分离技术,其核心是反渗透膜,但目前通用的聚酰胺反渗透复合膜普遍存在易污染、易氧化的缺点。本文根据常规聚酰胺反渗透复合膜的氧化和污染机理,从分子设计的角度合成了叁种功能单体：5-异氰酸酯基-异酞酰氯(ICIC)、N,N'－二甲基-间苯二胺(DMMPD)和2,2-二氟丙烷-1,3-二胺(DFPDA)。将其中的DMMPD与5-氯甲酰氧基-异酞酰氯(CFIC)通过一次或二次界面聚合制得了抗氧化的聚酰亚胺-氨酯反渗透复合膜。在此基础上,将NaA分子筛和Nano-Ag掺杂至抗氧化的聚酰亚胺-氨酯反渗透复合膜中对其进行改性,获得了抗有机污染且通量较高的NaA-聚酰亚胺-氨酯杂化膜,以及耐生物污染的Nano-Ag-聚酰亚胺-氨酯杂化膜,且抗氧化性能都几乎不受影响。利用二次界面聚合法在耐污染的聚酰胺-脲初生态基膜上分别接枝超薄抗氯层ICIC-DMMPD和ICIC-DFPDA,使改性后的聚酰胺-脲反渗透复合膜的抗氧化性能得到增强,并获得了制膜规律。最后,利用分子动力学模拟手段从微观角度分析了二次聚合膜初生态基膜与超薄抗氯层之间的相互作用力,以及二次聚合膜的稳定性；模拟了活性氯对不同结构反渗透膜的吸附位点变化,并通过计算H2O、Na+和C1-在膜中的扩散系数,探明了超薄抗氯层对二次聚合膜分离性能和抗氧化性能的影响机理。上述研究结果为耐污染抗氧化的反渗透复合膜的制备指出了研究方向,并提供了一定的理论基础,主要结论如下：(1)以叁光气为酰氯化剂,采用反加料方式合成了5-异氰酸酯基-异酞酰氯(ICIC),反应过程比传统的光气合成法和草酰氯合成法更安全,且反应活性高,收率可达61.8%；以甲酸为酰化试剂,经NaBH4-I2/THF体系还原合成了N,N’-二甲基间苯二胺(DMMPD),相比传统的LiAIH4还原法效率更高,产品更纯,且收率高达76.6%；以selectfluoro为氟化剂、氨水为酰胺化试剂合成了2,2-二氟丙烷-1,3-二胺(DFPDA),相比传统的氟气氟化及氨气酰胺化工艺更安全,反应条件更温和,收率最高可达53.2%。(2)采用功能单体DMMPD与多元酰氯CFIC经一次界面聚合制得的DMMPD-CFIC膜具有非常优异的抗氧化性能,但分离性能不理想。于是,将DMMPD与常规多元胺MMPD进行组合,通过一次和二次界面聚合法与多元酰氯CFIC聚合得到了聚酰亚胺-氨酯反渗透复合膜：DMMPD/MMPD-CFIC膜和MMPD-CFIC-DMMPD膜,其分离性能均优于DMMPD-CFIC膜,且具有较好的抗氧化性能。之后,分别在膜中掺杂NaA分子筛和Nano-Ag,使得引入NaA分子筛后的聚酰亚胺-氨酯反渗透膜的抗有机污染能力增强,且水通量升高,以及使含有Nano-Ag的复合膜的抗生物污染能力增强,并且两者均对所成膜的抗氧化性能影响不大。(3)聚酰胺-脲反渗透复合膜耐污染性能很好,但对游离氯很敏感,通过二次界面聚合法直接在初生态基膜MMPD-ICIC上原位接枝超薄抗氯层ICIC-DMMPD或ICIC-DFPDA,使聚酰胺-脲反渗透膜的抗氧化性能和亲水性均得到了提高,膜的表面荷电性也得以改善,并且膜的表面更光滑。为了解决多元胺DMMPD和DFPDA在水中溶解性差的问题,选用乙二醇与水共同作为水相溶剂,并且浓度分别为30%和80%时可配制相应的符合要求的DMMPD和DFPDA(浓度均为2%)水相溶液,最终获得了分离性能和抗氧化性能均较理想的MMPD-ICIC-DMMPD 和 MMPD-DMMPD-DFPDA二次聚合膜。(4)采用分子动力学模拟了接枝超薄抗氯层前后的反渗透复合膜的分子结构,由二次聚合膜模拟体系的相互作用能计算结果证实了接枝超薄抗氯层后的反渗透复合膜体系很稳定,并且初生态基膜与超薄抗氯层之间是通过较强的范德华作用和静电相互作用相连接的；进一步模拟了ClO-在接枝超薄抗氯层前后的反渗透膜模拟体系中的吸附位点变化,从微观角度揭示了超薄抗氯层中酰亚胺键上两个-CH3的空间位阻效应是影响膜抗氧化性能的关键因素。对水、Na+和Cl-在接枝超薄抗氯层前后的反渗透复合膜模拟体系以及添加NaA分子筛的二次聚合膜模拟体系中的扩散系数进行了动力学模拟,模拟结果表明它们在接枝超薄抗氯层的反渗透膜模拟体系中扩散系数均变小,但水在添加有NaA分子筛的二次聚合膜模拟体系中的扩散系数增大,相反Na+和Cl-的扩散系数减小,也就是说接枝超薄抗氯层会引起膜的通量下降,但脱盐率影响不大,而添加NaA分子筛后可改善二次聚合膜的水通量,由此探明了超薄抗氯层和NaA分子筛对二次聚合膜分离性能的影响机理。通过本论文的研究,获得了二次界面聚合法的制膜规律,探明了掺杂无机纳米微粒和原位接枝超薄抗氯层改性与反渗透复合膜耐污染、抗氧化性能之间的关系,制得了系列分离性能较好且兼具一定耐污染、抗氧化性能的反渗透复合膜,为后续更高性能的反渗透复合膜的研制奠定了基础。
参考文献：
[1]. 系列海水淡化用聚酰胺反渗透复合膜材料单体的合成[D]. 谷建宇. 吉林大学. 2004
[2]. 耐氯功能单体及功能复合膜的制备[D]. 陈可可. 浙江工业大学. 2010
[3]. 聚氯乙烯纳米纤维基聚酰胺复合反渗透膜的制备与性能调控[D]. 周琨. 东华大学. 2010
[4]. 反渗透海水淡化技术现状和展望[J]. 高从堦, 周勇, 刘立芬. 海洋技术学报. 2016
[5]. 关键功能单体合成及基于界面聚合原位改性反渗透复合膜的制备与性能研究[D]. 刘立芬. 浙江大学. 2012