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玻璃钢/复合材料  
 
2023年 40卷 3期
刊出日期 2023-05-15
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面向“双碳”目标的先进膜科学与技术专辑
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2023 Vol. 40 (3): 0-0 [摘要] ( 272 ) [HTML 1KB] [ PDF 794KB] ( 781 )
面向“双碳”目标的先进膜科学与技术专辑
1 吴洪
序言:面向“双碳”目标的先进膜科学与技术专辑
2023 Vol. 40 (3): 1-1 [摘要] ( 287 ) [HTML 1KB] [ PDF 550KB] ( 841 )
2 姚增光, 杨焯, 吴洪, 姜忠义
高通量、抗污染油水分离膜的研究进展

文章导读: 
膜分离是深度处理含油废水的有效技术之一,对生态环境保护,提高资源利用率,实现"双碳"目标具有重要意义。开发分离效率高、运行稳定性强的高性能膜材料是油水分离膜研制的热点。综述了近年来油水分离膜在渗透性能和抗污染性能强化方面的研究进展,重点对膜性能强化的机制进行讨论,并分别从传质机制和抗污染机制角度对强化策略进行归纳总结。最后,提出了高性能油水分离膜材料开发存在的问题,对未来的油水分离膜材料的研制方向进行了展望。
2023 Vol. 40 (3): 2-12 [摘要] ( 391 ) [HTML 1KB] [ PDF 3288KB] ( 1318 )
13 邹宇阳, 李战胜, 赵思雨, 张守海, 蹇锡高
羟基化PPESK复合膜的制备及性能研究

文章导读: 
采用NaBH4对杂萘联苯聚芳醚砜酮(PPESK)支撑膜进行羟基化亲水改性,通过间苯二胺和均苯三甲酰氯的界面聚合反应制备复合膜。利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、水接触角仪、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究羟基化改性对膜表面的形貌结构、原子组成的影响,并测定复合膜对2 000 mg·L-1 Na2SO4水溶液的分离性能。结果表明:羟基化改性的PPESK-OH支撑膜的亲水性增强;PPESK-OH复合膜的聚酰胺层的交联度较高;PPESK-OH复合膜和PPESK复合膜的脱盐率接近,PPESK-OH复合膜的水通量较PPESK复合膜增大了约38%。
2023 Vol. 40 (3): 13-19 [摘要] ( 242 ) [HTML 1KB] [ PDF 6084KB] ( 663 )
20 刘少校, 谭晓倩, 苏保卫
含有氨基化氧化石墨烯量子点中间层的反渗透膜的制备与性能研究

文章导读: 
为了提高反渗透膜的分离性能,同时解决纳米材料在RO膜中分散性差、稳定性差的问题,首先在相转化法制备的聚砜(PSf)/聚酰亚胺(PI)共混超滤膜表面沉积氨基化氧化石墨烯量子点(af-GQDs)纳米材料制得af-GQDs中间层。af-GQDs表面的氨基通过共价键与基膜中的PI连接,使af-GQDs中间层更加牢固地与基膜结合在一起。同时,共价键作用有效改善了af-GQDs在基膜表面的分散性。随后,通过间苯二胺(MPD)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应在af-GQDs中间层表面构筑了聚酰胺分离层。在界面聚合的过程中,af-GQDs中间层通过氢键作用调控水相单体MPD向界面聚合反应区域中的扩散速率,进而提高了反渗透(RO)膜的分离性能。测试结果表明,最优的反渗透(RO)膜在1.0 MPa的操作条件下,对2 000 mg·L-1 NaCl溶液的水渗透率为20.9 L·m-2·h-1·MPa-1,NaCl截留率为98.9%。同时,所制备的含有af-GQDs中间层的反渗透膜具有较好的耐污染性能以及长期稳定性能。
2023 Vol. 40 (3): 20-31 [摘要] ( 357 ) [HTML 1KB] [ PDF 5145KB] ( 988 )
32 赵津礼, 王建友, 张玉忠
绿色低成本阳离子交换膜的制备及性能研究

文章导读: 
传统均相阳离子交换膜(CEM)基质材料多为侧链型磺化聚合物,该类聚合物制备过程复杂、制备试剂毒性高,凸显此类材料制备CEM的短板。以聚醚砜(PES)为CEM骨架基质材料,以聚合物磺化聚醚砜(SPES)与十二烷基磺酸钠(SDS)为基质功能材料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为亲水调控剂,制备均相CEM,将制备CEM用于苦咸水脱盐考察实用性。研究结果表明,SDS和SPES稳定存在于制备CEM中,制备CEM表面及断面结构规整、无缺陷,基质材料相容性良好,CEM用于电渗析(ED)苦咸水脱盐,设计初始盐浓度5 000 mg·L-1,当脱盐率达90%时,制备的CEM、国内廷润商品CEM、日本Astom CEM的能耗分别为10.1、11.7和9.2 kWh·m-3,电流效率分别为92.3%、92.7%和95.5%,SPES和SDS共同作为基质功能材料比SPES或SDS单独作为基质材料更有优势,二者可协同调控优化CEM传质性能。
2023 Vol. 40 (3): 32-40 [摘要] ( 314 ) [HTML 1KB] [ PDF 5692KB] ( 931 )
41 迟璐璐, 赵涵, 王科强, 曹传鹏, 解利昕
电渗析技术处理橡胶促进剂废水研究

文章导读: 
采用电渗析技术处理橡胶促进剂废水并进行盐和有机物分离研究,探究淡浓室体积比、淡室进水电导、电压、流量和温度等因素对电渗析分离效果和操作性能的影响。实验结果表明,增大淡室进水电导、电压、流量和温度,均可以提高传质速率,其中电压和温度对传质速率的影响较为明显。增大淡室进水电导、流量、温度,减小电压,可以提高电流效率、降低能耗。在实验条件下,淡室废水电导率降低到10 mS·cm-1以下,淡室COD含量为4 940 mg·L-1,有效实现了盐和有机物的分离,满足了生化处理要求,为橡胶促进剂废水处理提供了新的思路。
2023 Vol. 40 (3): 41-47 [摘要] ( 231 ) [HTML 1KB] [ PDF 2800KB] ( 605 )
48 陈放, 王磊, 李琳, 张效露, 荣跃飞, 孙皓靖, 张勇跃, 王同华
羧基化改性对PAN热交联膜孔结构及性能的影响

文章导读: 
作为热塑性材料,聚丙烯腈不对称膜在热交联的过程中会发生热熔融,导致孔融并。以非溶剂相转化(NIPS)法制备了聚丙烯腈基不对称(PAN)膜,采用NaOH碱性水解工艺,经过羧基化改性和热交联制得具有丰富海绵状孔及指状孔结构的羧基化PAN基热交联(H-TPAN)膜,研究了NaOH浓度对PAN及后处理膜结构与性能的影响。结果表明,羧基化对PAN膜进行改性处理,能够在热交联阶段促进氰基团环化和氧化反应,提高H-TPAN膜的交联程度,避免膜孔在高温下的热融并,保持PAN热交联膜通量。PAN膜在热交联过程中性能最优的羧基化条件为:NaOH浓度0.4 mol·L-1、羧基化时间1 h、羧基化温度60 ℃。同时,羧基化改性膜表现出优异的热稳定性和良好的耐溶解性。
2023 Vol. 40 (3): 48-54 [摘要] ( 279 ) [HTML 1KB] [ PDF 3272KB] ( 734 )
55 王重斌, 张文双
聚苯胺纳米管改性聚酰胺纳滤膜的制备研究

文章导读: 
针对纳滤膜水通量与选择性相互制约的"trade-off"效应现象,以聚醚砜(PES)超滤膜为支撑层,通过界面聚合制备了聚苯胺纳米管改性的高通量聚酰胺纳滤膜。聚苯胺纳米管的空腔可以在膜内构建更多水通道,促进水分子传递。同时,聚苯胺纳米管可以与均苯三甲酰氯发生反应,形成了较强的共价键,优化填充材料与高分子基质的界面相容性。结果表明,与空白聚酰胺纳滤膜相比,当聚苯胺纳米管填充量为1.5 g·m-2时,纳滤膜水通量由12.5 L·m-2·h-1·bar-1上升至21 L·m-2·h-1·bar-1,但对硫酸钠的截留仍然高达94.3%。
2023 Vol. 40 (3): 55-62 [摘要] ( 282 ) [HTML 1KB] [ PDF 5065KB] ( 968 )
63 崔阳丽, 孙慧芳, 贺占超, 郑利军, 胡鑫, 李剑锋, 许召赞
钢铁废水溶解性有机物解析及其对反渗透膜的污染行为

文章导读: 
针对钢铁废水深度处理工艺中超滤-反渗透处理单元反渗透膜元件有机污染问题,采用大孔吸附树脂分离法,将反渗透进水中的溶解性有机物进行分离,得到分别含疏水碱性有机物、疏水酸性有机物、疏水中性有机物和亲水性有机物的4个组分,对其进行组成分析并探究其对反渗透膜的污染行为。其中,亲水性有机物含量最高、疏水中性有机物含量最低。与亲水性有机物相比,疏水性有机物分子中含有更丰富的芳香结构或其他共轭结构,疏水酸性有机物芳香化程度最高。疏水中性有机物与膜表面疏水-疏水相互作用导致其易于在膜表面吸附,造成的通量衰减率最高,且水力清洗通量恢复率最低。含亲水性有机物组分造成的通量衰减率仅次于疏水中性有机物组分,因其有机物浓度较高、含亲水性有机物亲水性基团与膜表面氢键作用易于导致膜污染,而膜表面水力剪切作用有利于降低亲水性有机物污染层厚度和透水阻力。因此,疏水中性有机物和亲水性有机物是造成膜污染主要的溶解性有机物。可通过优化反渗透系统进水预处理工艺,强化去除疏水中性有机物和亲水性有机物,有望更高效地减轻反渗透膜污染。
2023 Vol. 40 (3): 63-73 [摘要] ( 262 ) [HTML 1KB] [ PDF 8180KB] ( 759 )
74 俞江南, 李康, 陈飞, 王军, 李雪琴
面向CO2分离的混合基质膜研究进展

文章导读: 
CO2分离膜技术是有效减少温室气体排放和能源气体净化的重要手段。设计制备新型混合基质膜(Mixed matrix membranes,MMMs)是同时提高膜的渗透性和选择性的有效途径。MMMs在多种膜分离材料中表现出了优异的CO2分离性能,并且其具有潜在的克服trade-off效应的前景,因此被研究者广泛关注。MMMs中的填充剂对其分离性能起到至关重要的作用。首先介绍了MMMs中CO2的传递机制,从传统型填充剂和新型填充剂入手,总结了近年来MMMs中不同种类的填充剂在膜基质中起到的作用以及对CO2分离性能影响的研究进展。最后,对MMMs用于CO2分离未来的发展进行了展望。
2023 Vol. 40 (3): 74-83 [摘要] ( 356 ) [HTML 1KB] [ PDF 1065KB] ( 1535 )
84 马英楠, 何兴艳, 唐少华, 刘娜, 曾乐林
MOFs/PEI混合基质膜的制备及CO2分离性能研究

文章导读: 
二氧化碳的分离和捕获对可持续发展具有重要意义。聚醚酰亚胺(PEI)具有优异的耐溶剂、耐高温、选择性高等优势,然而CO2渗透性能低成为限制其进一步发展的关键瓶颈。通过引入2种三维MOFs颗粒[UIO-66和MIL-101(Cr)]及2种二维MOFs纳米片[CuBDC和Zn2(bim)4]制备了4种MOFs/PEI混合基质膜(MMMs),对膜的物理化学性质及CO2分离性能展开深入研究。结果表明MOFs的引入大幅提高了PEI膜的CO2扩散系数及分离性能,并改善了PEI膜的抗CO2塑化性能。同时,相比三维MOFs颗粒,二维CuBDC纳米片与PEI表现出更高的相容性,其填料含量为20%时MMMs的CO2渗透通量相比纯PEI膜提高了3.5倍,其CO2/CH4选择性提高了2.2倍。以二维MOFs纳米片为功能性填料制备混合基质膜用于CO2分离是一种有效的策略。
2023 Vol. 40 (3): 84-95 [摘要] ( 343 ) [HTML 1KB] [ PDF 6692KB] ( 947 )
96 欧健, 李天祥, 刘松林, 隋岩峰, 史连军, 朱静
膜法对模拟含氟水蒸气的脱湿研究

文章导读: 
为解决目前磷肥厂以氟硅酸(15%)生产无水氟化氢(AHF)存在消耗大量的浓硫酸等问题,本研究通过加热分解一定浓度的氟硅酸溶液获得一定浓度的模拟含氟水蒸气,并采用聚砜中空纤维膜组件对此进行脱湿研究,可将高浓度含氟气送入AHF生产装置中。研究发现当膜压差为0.022 MPa、原料气氟含量为4.47%、分离时间为0.47 h时分离效果较好:水蒸气、HF、SiF4渗透率分别为92.31%、24%、13.62%;分离系数αH2O/HF、αH2O/SiF4、αHF/SiF4分别为3.85、6.78、1.76。结果表明聚砜中空纤维膜在一定程度上可对含氟水蒸气脱湿浓缩,水蒸气渗透率>HF渗透率>SiF4渗透率,且该聚砜膜对SiF4具有相对稳定的分离性能,对非极性气体(SiF4)的分离效果较好。
2023 Vol. 40 (3): 96-103 [摘要] ( 301 ) [HTML 1KB] [ PDF 3071KB] ( 543 )
104 纪芙蓉, 伍艳辉
丝素蛋白复合膜材料及其应用研究进展

文章导读: 
介绍了丝素蛋白与天然大分子、碳纳米材料、合成聚合物、纳米金属及金属氧化物等材料复合制备丝素蛋白复合膜的方法、性能,总结和分析了丝素蛋白复合膜在生物医药、光电领域和化工分离方面的应用。在此基础上,指出了未来丝素蛋白复合膜的进一步应用研究方向,除了继续在生物医药领域的应用之外,丝素蛋白复合膜材料在光电领域具有很大潜力,同时未来在化工分离领域也有很好的发展前景。
2023 Vol. 40 (3): 104-116 [摘要] ( 320 ) [HTML 1KB] [ PDF 5846KB] ( 1348 )
117 宋子凡, 罗珊, 陈冉, 赵瑞, 黄彪, 游昕达
生物质基纳滤膜制备与应用研究进展

文章导读: 
纳滤膜技术在分子和离子分离领域极具前景,其核心膜材料主要依赖石油资源。随着"双碳"目标提出,开发非石油基纳滤膜迫在眉睫。生物质是源于动植物的可再生资源,具有"零碳排"的天然优势。以生物质基纳滤膜材料为出发点,分别以聚合物和小分子为主线,重点介绍了生物质基纳滤膜的制备策略及应用进展,并对其发展趋势做出展望,为高性能纳滤膜的可持续开发提供新思路。
2023 Vol. 40 (3): 117-129 [摘要] ( 352 ) [HTML 1KB] [ PDF 3540KB] ( 1101 )
130 赵海祥, 赵颖, 孙淑英
PVC-MnO2锂离子筛膜制备与提锂性能研究

文章导读: 
锰系锂离子筛具有Li+选择性高、吸附容量大和成本低等优点,是最具应用前景的锂吸附材料之一。但由于合成的离子筛为超细粉末,给连续吸附操作带来许多困难,无法直接工业应用。针对此问题,研究了不同成膜条件,制备锂离子筛复合膜,并比较了不同膜材料的结构与吸附性能。采用聚氯乙烯(PVC)为成膜材料,N, N-二甲基乙酰胺(DMAC)作为溶剂,相转化法制备锂离子筛复合膜,研究了制膜条件、铸膜液浓度、Li4Mn5O12含量、膜厚以及成孔剂含量对膜结构及吸附性能影响。确定了较佳的PVC制膜条件:PVC浓度19.05%,Li4Mn5O12含量63.83%,PEG含量2.32%;涂膜厚度0.3 mm,涂膜速度30 mm·s-1。将所制得膜进行力学性能测试和多次吸附-脱附实验,发现膜具有良好的机械强度和循环稳定性。
2023 Vol. 40 (3): 130-140 [摘要] ( 289 ) [HTML 1KB] [ PDF 5488KB] ( 545 )
141 秦星星, 闵洛夫, 张文, 许卫, 王宇新
新型凝胶填充复合膜用于碱性水电解

文章导读: 
采用多孔填充策略,以多孔聚苯硫醚(PPS)无纺布为基膜,以聚乙烯醇(PVA)凝胶作为填充物,制备出凝胶填充复合膜。通过简便的刮涂法,结合化学交联,制备出PVA填充PPS交联复合膜(PPS-PVA),该膜同时具有高离子传导率、阻气性、化学稳定性和机械稳定性。在80 ℃条件下,与Zirfon UTP-500商品膜相比,PPS-PVA复合膜具有低面电阻(150 mΩ·cm2)和低氢气渗透率[3.5×10-8 mol·(cm-2·s-1·kPa-1)]。在60 ℃、30% KOH溶液中进行碱稳定性测试,500 h后复合膜中PVA的质量仍能保持在初始值的88%左右,并且膜保持良好的机械强度。采用PPS-PVA复合膜在500 mA·cm-2的电流密度下进行单池碱性水电解,需要电压为1.91 V,低于使用Zirfon UTP-500膜时需要的1.96 V。
2023 Vol. 40 (3): 141-150 [摘要] ( 312 ) [HTML 1KB] [ PDF 3929KB] ( 1314 )
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