杨林[1]2005年在《甲醇溶剂中纳滤传递机理的研究》文中指出膜分离技术是近几十年来在分离领域中迅速崛起、应用十分宽广的技术。而膜分离的模型研究是目前国内外膜分离领域研究的热点之一,由于膜分离模型中细孔模型的计算需要液体扩散系数,而很多液体扩散系数模型只适用一定范围,因此,确定适用于特定液体扩散系数的关联方程具有非常重要的意义。 本文将宏观与微观方法相结合,对甲醇溶剂中纳滤膜的传递机理进行研究。先利用分子模拟计算出溶质分子在水和甲醇溶剂中的分子体积,由分子体积结合膜平均孔径和偏离因子计算出膜的反射系数,再利用宏观实验得到纳滤传递及截留性能。在此基础上,研究甲醇溶剂中纳滤膜的传递机理模型。 首先利用分子动力学模拟计算不同浓度中性溶质水溶液中溶质分子的扩散系数,溶质分子主要选用常见的醇类,与各种不同浓度溶液中扩散系数关联方程计算出来的结果进行对照,计算结果表明:对于甲醇和乙醇溶液,Dullien和Asfour方程适用于计算扩散系数D_(AB);而对于其它醇类溶液,Leffler和cullinan方程适用于计算扩散系数D_(AB)。 然后对实验所采用溶质分子的溶剂效应进行了模拟,甲醇溶剂中溶质分子体积均比水相中稍大,这可能是由于甲醇极性比水小,取向力、诱导力和色散力相比水较弱,并且不像水那样存在氢键作用,导致溶质分子之间排斥力较小,则甲醇相中溶质分子体积比水相中大。 接着研究了DK膜和MPF44膜在甲醇溶剂中的传递机理。首先建立了亲水膜的通量模型,对于DK膜,通量模型为Jv=2.153×10-9*ΔP*δ~2/(Vmμ);对于MPF44膜,适用模型为:Jv=0.8452×10-9*ΔP*δ~2/(Vmμ)。 最后建立了一种计算膜孔径和偏离因子的方法,计算出DK膜在甲醇溶剂中的膜孔径r=0.976nm,偏离因子S_p=0.215;MPF44膜在水相中的膜孔径(?)=0.974nm,偏离因子S)p=0.111;MPF44膜在甲醇相中的膜孔径(?)=1.025nm,偏离
张新晖[2]2004年在《有机相中纳滤传递机理的研究》文中认为有机相纳米过滤是一种新型过滤技术，具有其它分离技术不可比拟的优点，在工业上具有广泛的应用前景。但是，由于人们对有机溶剂中纳滤传递机理的认识十分缺乏，限制了耐有机溶剂纳滤膜的开发以及有机相纳米过滤的广泛应用。因此，研究有机相纳滤传递机理具有非常重要的科学意义及实用价值。本文将宏观与微观方法相结合，对有机溶剂中纳滤膜的传递机理进行研究。利用AFM表征纳滤膜在不同条件下不同材料、不同种类膜微观结构的变化，再利用宏观实验得到纳滤传递及截留性能。在此基础上，研究纳滤膜的传递机理，建立数学模型。实验首先观察了两种纳滤膜 (NF–SH, MPF–44)的稳定性，并利用原子力电镜技术(AFM)观察膜的活性表面结构，发现有机溶剂导致膜结构发生显着变化。观测在溶剂中的传递通量以及溶质截留率时，发现不同的膜影响其通量的因素不同：对NF-SH膜，其主要因素为浸泡有机溶剂后膜结构的变化；对MPF–44膜，其主要因素则是溶剂性质（溶剂的极性）。对于这两种膜影响截留率的主要因素都是溶剂与溶质的相互作用。实验并利用氢键模型解释了浸泡天数对膜通过特性的影响情况。利用NF-SH、Desal-DK和Les-90膜研究了操作条件对3种纯有机
郑逢春[3]2009年在《有机相纳滤传递机理的研究》文中进行了进一步梳理纳滤(NF)是介于反渗透(RO)与超滤(UF)之间的一种膜技术,已在水处理、食品、制药、化学工业等诸多领域得到广泛的工业应用。纳滤膜分离技术应用于有机相中时,被称为耐溶剂纳滤(SRNF),它具有传统分离技术(如蒸馏和结晶)不可比拟的优点：无需任何添加剂,分离过程无相变,在较温和的温度条件下操作物质不易失活和降解,在较低压力下就可回收有机溶剂,减轻了环境污染,并且可以显着降低能耗。尽管SRNF技术的优点很多,但是大规模的SRNF过程很少。与传统的水相NF过程相比,SRNF过程由于溶质—溶剂—膜间复杂的相互作用使其传递过程更难以预测,而且,溶剂和溶质通过有机相SRNF膜的传递是受粘性流机理还是扩散机理控制至今尚无定论。现有的传递模型的缺陷,以及缺乏普适性的传递膜型等问题都严重阻碍了SRNF技术的工业应用,因此,探讨有机相中的NF传递机理已经成为当前国内外学者的研究热点。首先,本文选用SRNF疏水膜(STARMEMTM122膜),在SterlitechHP4750死端流膜分离装置中测定了8种有机溶剂的通量。鉴于溶剂通过SRNF膜的传递与溶剂的性质(如分子量、粘度、摩尔体积和介电常数等)和膜-溶剂间的相互作用(如膜-溶剂溶解度参数差、膜-溶剂表面张力差等)有关,本文采用相关分析方法,对文献中常用的各种溶剂参数和溶剂—膜间相互作用参数与23种溶剂通量数据的相关性进行了研究,发现溶剂的粘度、介电常数、膜—溶剂溶解度参数差和膜—溶剂表面张力差与通量具有较高的相关系数。因此,对于所研究的SRNF膜体系,可以确定这四个参数是影响膜通量的主要因素。然后,在不完全溶解-扩散模型基础上,考虑这些参数对溶剂通量的影响,建立了一个新的半经验溶剂传递模型。为了验证新模型描述溶剂传递行为的普遍适用性,在多种纯溶剂体系和二元混合溶剂体系中,利用本文测定的通量数据以及文献数据,将新建模型和5种文献模型对溶剂渗透系数的预测性进行对比,发现对于不同膜体系中的全体溶剂,本模型都表现出很高的相关性,并且溶剂渗透系数的实验值与模型计算值的标准误差较小,说明本模型能很好地预测纯溶剂和二元混合溶剂通过疏水SRNF膜的传递过程。这些结果证明,新模型适用于不同疏水膜体系,而且粘性流-扩散机理可以很好地描述溶剂在疏水性耐溶剂纳滤膜中的传递过程。在NF膜分离过程中,溶质分子的尺寸和形状显着影响着溶质的传递和截留特性。当利用纳滤截留模型去预测膜对溶质分子的截留率时,无论是通过致密膜的溶解—扩散模型还是通过多孔膜的孔流模型,都需要确定一些与溶质的分子尺寸相关的模型参数。现有的分子尺寸参数对于表征溶质在某个NF膜体系中的截留行为是有用的,但并不适于描述大范围膜体系中的溶质传递过程。本文考虑溶剂对溶质分子性质的影响,根据溶质分子的全优化构型计算得到了一个新的分子几何尺寸参数(“计算平均尺寸”),同时利用实验截留数据和文献数据,在不同的有机相和水相NF膜体系中,对新参数描述溶质截留行为的适用性进行了评价。最后,本文选择了一系列分子量在116～228Da的中性乙酸酯类化合物(包括直链的、带支链的、带环己烷的和芳香乙酸酯)作为溶质,测定了它们在甲醇中通过叁种SRNF膜(STARMEMTM122膜、STARMEMTM240膜和MPF-44膜)的截留数据；发现对于具有相近分子量而分子结构不同的溶质分子,直链的传递优于环状的,而带支链的具有最慢的传递速度。为了关联截留率与溶质的分子尺寸和形状之间的关系,将“计算平均尺寸”与8个常用的分子尺寸参数(包括分子量、Stokes直径、当量摩尔直径、经验有效直径、回转半径、“计算分子直径”、“分子长度”以及“分子宽度”)进行了对比分析,发现仅有“计算平均尺寸”与溶质在全部有机相和水相膜体系中的截留率显着相关。并且,通过对有机相和水相中的不同膜体系进行的相关和回归分析,证明了本文提出的“计算平均尺寸”是一个恰当的分子尺寸描述符,可以作为一个普遍适用的模型参数用在溶解—扩散模型中,并且能够很好地描述溶质在有机相和水相体系中的截留行为。
赵彦彦[4]2005年在《有机相纳滤分离特性研究》文中进行了进一步梳理纳滤是膜分离技术的一个新兴领域,该过程介于超滤和反渗透之间,具有其他分离技术不可比拟的优点。将纳滤分离技术应用于有机相中可以降低能耗,减少环境污染,避免热敏性物质失活或降解,从而提高经济效益。近年来对有机相纳滤的研究和应用越来越多。但聚合物膜在有机溶剂中的不稳定性,影响了纳滤分离技术在有机相体系中的应用。因此纳滤膜在有机溶剂中的稳定性和纳滤性能的研究已成为当前国内外研究的热点。 本文通过宏观和微观的观察和实验,研究了纳滤膜在有机相中的稳定性和预处理方式对膜纳滤性能的影响。讨论了操作条件、溶质、溶剂和膜材料对膜通量和溶质截留率的影响。 首先,观察了一种常用的聚酰胺纳滤膜(Desal-DK)在不同有机溶剂中的稳定性,利用SEM和AFM对不同预处理的膜表面进行分析,发现有机溶剂浸泡导致膜表面结构发生了显着变化。与未处理的膜相比,含水有机溶剂浸泡使膜表面的粗糙度降低,纯有机溶剂浸泡导致膜表面的粗糙度升高。溶剂极性越大,膜表面结构变化越明显。用相似相容原理解释了膜在有机相中的稳定性规律。 其次,研究了不同预处理方式对Desal-DK和STARMEM~(TM)228膜通量和溶质截留率的影响。发现预处理方式对甲醇相中的纯溶剂通量和溶
张清溪[5]2009年在《黄酮化合物树脂洗脱剂的纳滤回收研究》文中研究说明纳滤是膜分离技术中介于超滤和反渗透之间的一个新兴领域。应用纳滤技术回收溶剂可以降低能耗,减少环境污染,并可避免热敏性物质失活或降解,提高经济效益。首先,论文研究了利用纳滤技术回收大豆异黄酮纯化过程中的树脂洗脱剂即80%乙醇水溶液的可行性。在所选用的五种商业纳滤膜中,STARMEM~(TM) 122表现出了相对较高的通量和截留率。针对该纳滤膜又分别进行了单因素实验和中心组合实验,结果表明:操作温度越高,透过液通量则越大;低压下通量随压力的升高而增大,而当压力达到足够高时,通量反而随压力的升高而减小,这一现象在低温或高浓度下尤为明显;通量随料液浓度的升高而减小。总大豆异黄酮截留率随着温度的升高先增大后减小,随着压力的增加而增加,随着料液浓度的增加而增加。在温度为20℃、压力为10bar及浓度为1.0mg/ml的条件下,得到的通量为14.12 L m~(-2)h~(-1),截留率为95.28%,可以满足实际应用要求。另外,中心组合实验所得到的通量和截留率模型有较好的预测效果和准确性。然后,又对上述纳滤过程中的膜污染及清洗问题进行了研究,结果表明,该过程膜污染问题比较严重,单一清洗方法不能取得较好的清洗效果,而采用复合法进行清洗则得到了令人满意的清洗效果,膜的透溶剂恢复系数达到了100%以上。最后,又研究了纳滤回收光甘草定纯化过程中的树脂洗脱剂即50%乙醇水溶液的可行性。在预实验基础上进行了Box-Behnken实验,结果表明:通量和截留率模型均具有较好的预测效果和准确性,且操作温度是影响该纳滤过程通量和截留率的最主要因素。透过液通量随操作温度的升高和料液浓度的降低而升高。光甘草定截留率在低压低浓度下随压力及浓度的升高而升高,在高压高浓度下却呈现下降趋势;温度对截留率的影响与压力及料液浓度的影响恰好相反,呈现先减后增趋势。在温度为25℃、压力为20 bar及浓度为0.5 mg/ml的条件下,得到的通量为10.01 L m~(-2)h~(-1),截留率为98.21%,可以满足实际应用要求。
刘臻[6]2007年在《有机溶剂对纳滤膜作用机理研究》文中进行了进一步梳理本文研究的主要内容是围绕有机溶剂与高分子纳滤膜之间的相互作用这一主题展开的。首先以两种聚酰亚胺材质的耐溶剂纳滤膜STARMEM~(TM)120和STARMEM~(TM)240为研究对象，测定了甲醇，丙酮等15种工业上常用的有机溶剂的通量，并利用神经网络数学工具对实验数据进行了分析，比较了溶剂物化性质对纳滤膜性能的影响。神经网络的模拟结果表明偶极距对纳滤膜性能影响最大，其它溶剂物性如粘度和分子量同样也对纳滤膜有一定影响；而表面张力和介电常数对最终通量的影响较小。然后又利用了新型高分子纳滤膜的表征方法，有膨胀率，膜孔径，接触角和ATR-FTIR，分别对一种聚酰亚胺材质和硅氧树脂材质的纳滤膜进行了表征。实验结果表明这些实验方法和技术可以用来揭示有机溶剂处理后纳滤膜活性层的结构和亲水性变化。从对两种商用纳滤膜的分析结果来看，对于MPF-44膜，溶剂与聚合物的相互作用改变了亲水位点的数量，但是没有破化活性层的结构。而对于STARMEM~(TM)228膜，聚合物结构的机械损坏是其纳滤性能下降的主要原因。最后选用两种具有代表性的高分子纳滤膜制备工艺，利用神经网络对其各自正交实验得出的制备工艺进行了优化，发现模拟结果与实验结果非常吻合，说明神经网络可以有效的反映出不同提取工艺各影响因素与优化指标之间的内在规律，具有普遍适用性。在此基础上利用网络的预测能力可以确定较为可信的全局最优工艺条件，为工艺人员更好的控制各工艺参数提供了有力的工具。
张新晖, 袁其朋, 秦国宏, 杨晓进[7]2004年在《有机溶剂中纳滤传递通量模型的研究》文中进行了进一步梳理纳滤(nanofiltration)是近年来发展起来的介于超滤和反渗透之间的一种新的膜分离过程,是目前国外膜分离领域研究的热点之一。由于膜在有机溶剂中的不稳定等因素,起初纳滤技术多应用于水相。随着耐溶剂纳滤膜的研制和商业化,纳滤技术在有机相中的应用越来越多,已广泛应用于医药、食品、精细化工产品的有机合成、分离及其
张新晖, 袁其朋[8]2005年在《纳滤在有机相分离过程中的研究进展及其应用》文中进行了进一步梳理综述了纳滤在有机相分离过程中的研究进展及其应用现状.阐述了操作条件、物料性质及膜材料等一些因素对纳滤膜在有机相中分离过程的影响,并对一些经验传递模型进行了描述.纳滤在有机相分离过程中主要应用于食品加工、催化剂回收、以及制药工业等方面.
胡登[9]2013年在《基于纳米材料和含氟单体纳滤膜制备及其应用研究》文中提出纳滤技术已经广泛应用于生物化学、制药、食品及染料等领域,如何提高膜的渗透性能已经成为纳滤膜研究的热点之一。本文采用界面聚合的方法制备复合纳滤膜,通过在聚合单体溶液中添加无机或有机材料,选择新型含氟单体等方法对膜的渗透性能进行优化,并将其用于染料废水处理及反渗透浓水软化等方面。本文研究结果如下：首先,以聚醚砜(PES)超滤膜为基膜,利用界面聚合的方法制备了SiO2-聚哌嗪酰胺纳滤膜,研究了水相中添加硅溶胶的含量、单体浓度、反应时间等纳滤膜的制备条件及其对不同无机盐的截留性能；通过全反射红外(ATR-IR)研究膜表面的化学结构,利用扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)观察膜表面的形态；在适宜的制膜条件下制备的聚哌嗪酰胺纳滤膜性能如下：操作压力0.6MPa,Na2SO4截留率97.4%,纯水通量46.8L·m-2·h-1；通过水相中添加硅溶胶,纳滤膜Na2SO4截留率变化不大,纯水通量增加了21.1%；根据纳滤膜对聚乙二醇(PEG)的截留测试,纳滤膜的截留分子量(MWCO)在600Da以下；在水相和有机相中分别添加SiO2、TiO2和Al2O3叁种纳米颗粒,在相同的纳米颗粒与单体的比例下,有机相中添加纳米颗粒比水相中添加纳米颗粒表现出更好的性能；在水相中添加亲水性高分子聚合物聚乙烯苯磺酸钠(PSSS),膜的截留性能变化不大,渗透通量得到提高。其次,以2,2-二(1-羟基-1-叁氟甲基-2,2,2-叁氟乙基)-4,4-亚甲基双苯胺(BHTTM)为水相单体,均苯叁甲酰氯(TMC)为有机相单体,通过界面聚合的方法制备复合纳滤膜,研究了纳滤膜的制备条件并对纳滤膜的性能进行评估,采用ATR-IR、SEM及AFM等对膜进行了表征；当水相中含有1%(w/v)的BHTTM,有机相中含有0.15%(w/v)的TMC,将水相和有机相单体聚合10s,然后将其放入80℃下热处理5min制备含氟纳滤膜,操作压力0.6MPa,纳滤膜Na2SO4截留率85.3%,纯水通量10.1L·m~(-2)·h~(-1)；经过5000mg·L-1(ppm)(?)舌性氯处理1h后,纳滤膜Na2SO4截留率和纯水通量分别达到94.5%和94.8L·m~(-2)·h~(-1),处理前后纳滤膜对不同无机盐的截留率为Na2SO4>MgSO4> MgCl2>NaCl,该纳滤膜为荷负电纳滤膜。在研究纳滤膜中添加硅溶胶及选择新型聚合单体后,为了进一步提高纳滤膜的渗透性能,实验以BHTTM为水相单体,TMC为有机相单体,通过水相中添加硅溶胶制备SiO_(2-)含氟纳滤膜；研究了纳滤膜制膜工艺条件并对其进行优化,在优化条件下,操作压力0.6MPa,纳滤膜对Na2SO4的截留率为85.0%,纯水通量为15.2L·m-2·h-1,相比于不添加纳米颗粒,膜的渗透性能有一定的提高；经过5000ppm活性氯处理1h后,纳滤膜Na2SO4截留率94.0%,纯水通量105L·m~(-2)·h~(-1)(17.5L·m-2·h-1·bar-1),相比于大多数纳滤膜的纯水通量(5-10L·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1)得到了很大的提升。随后,以聚氯乙烯(PVC)中空纤维超滤为基膜,哌嗪(PIP)为水相单体,TMC为有机相单体,通过向有机相溶液中添加Si02纳米颗粒制备PVC-SiO2-聚哌嗪酰胺中空纤维纳滤膜,随着SiO2含量的增加,纳滤膜的渗透通量增大,截留率下降：随着聚合时间的增加,膜的分离性能提高,截留率增大,但是膜的渗透通量降低：以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜为基膜,将1%(w/v)的BHTTM水相单体和0.30%(w/v)的TMC有机相单体通过界面聚合制备了PVDF-含氟单体中空纤维纳滤膜,新制备的中空纤维纳滤膜在活性氯含量为500ppm的水溶液中进行氧化处理,纳滤膜有着较好的截留效果,当继续增加活性氯含量到3000ppm时,纳滤膜的截留性能和处理前差不多,但是渗透通量增加非常明显：以聚砜(PSf)中空纤维超滤膜为基膜,通过向水相单体溶液中添加硅溶胶成功制备了PSf-SiO2-聚哌嗪酰胺中空纤维纳滤膜。最后,采用自制的Si02-聚哌嗪酰胺纳滤膜处理活性艳蓝X-BR染料废水,研究了不同操作条件下纳滤膜对染料废水处理效果：随着压力的升高,膜的渗透通量一直增大,而染料的截留率基本都在99.5%以上：随着染料浓度的增大,纳滤膜的渗透通量下降,但是染料的截留率随着染料浓度的增加而增大；在长时间处理染料过程中,纳滤膜稳定性能较好：此外,采用PSSS-聚哌嗪酰胺纳滤膜对模拟的反渗透浓水进行处理,研究了不同操作压力、温度及反渗透浓水的浓度对纳滤膜处理反渗透浓水效果的影响,在不同浓度的浓水中,叁种离子的截留顺序为SO42->Mg2+>Ca2+:25℃时,Ca2+、Mg2+和SO_4~(2-)的截留率比40℃时Ca~(2+)、Mg~(2+)和SO_4~(2-)的截留率高,但是25℃纳滤膜的渗透通量明显低于40℃纳滤膜的渗透通量；随着模拟反渗透浓水的浓度增加,膜的渗透通量减小,截留率下降。
戴兴国[10]2010年在《有机废水脱盐纳滤膜的制备及应用》文中提出为了能有效处理含有机小分子物质的工业废水,防止其对环境造成破坏,本文通过选择不同结构的二胺单体,考察界面聚合中油水相介质和单体配比、聚合反应时间、后处理温度等工艺条件对纳滤膜性能的影响,制备出适用于有机小分子水溶液脱盐和浓缩的纳滤膜。同时,以实际染料工业废水为原料,制备出适合处理该废水体系的纳滤膜,并考察料液组成、料液pH、操作温度、操作压力等因素对废水处理效果的影响,确定染料废水纳滤过程的最佳工艺条件。通过对不同结构二胺单体的考察,结果表明,哌嗪作为界面聚合反应单体时所制备的纳滤膜对有机小分子的分离性能较好。同时,在制膜工艺条件如下:水相中哌嗪浓度为0.43%(w/v);有机相中均苯叁甲酰氯浓度为0.15%(w/v);反应时间为60s;后处理温度为50.0℃时,所制备的复合纳滤膜对对苯二甲酸的截留率大于97%,对氯化钠的截留率小于39%,该纳滤膜适用于有机小分子水溶液的脱盐和浓缩。在对染料废水进行纳滤处理时,纳滤膜以PSf-1聚砜膜作为支撑膜,在有机相中均苯叁甲酰氯浓度和水相中哌嗪浓度分别为0.1%和0.15%的条件下制备而成。当料液组成为T酸浓度3.0g/L,硫酸铵浓度25.0g/L的染料废水在操作温度为25.0℃,操作压力为1.5MPa和废水pH为5.0的条件下进行纳滤实验时,纳滤膜的渗透通量超过22L/m~2h,膜对T酸的截留率大于92%,同时膜对硫酸铵的截留率小于40%。这一结果满足染料废水纳滤处理的工艺要求。
参考文献：
[1]. 甲醇溶剂中纳滤传递机理的研究[D]. 杨林. 北京化工大学. 2005
[2]. 有机相中纳滤传递机理的研究[D]. 张新晖. 北京化工大学. 2004
[3]. 有机相纳滤传递机理的研究[D]. 郑逢春. 北京化工大学. 2009
[4]. 有机相纳滤分离特性研究[D]. 赵彦彦. 北京化工大学. 2005
[5]. 黄酮化合物树脂洗脱剂的纳滤回收研究[D]. 张清溪. 北京化工大学. 2009
[6]. 有机溶剂对纳滤膜作用机理研究[D]. 刘臻. 北京化工大学. 2007
[7]. 有机溶剂中纳滤传递通量模型的研究[C]. 张新晖, 袁其朋, 秦国宏, 杨晓进. 第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上). 2004
[8]. 纳滤在有机相分离过程中的研究进展及其应用[J]. 张新晖, 袁其朋. 膜科学与技术. 2005
[9]. 基于纳米材料和含氟单体纳滤膜制备及其应用研究[D]. 胡登. 华东理工大学. 2013
[10]. 有机废水脱盐纳滤膜的制备及应用[D]. 戴兴国. 浙江大学. 2010
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