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我国膜分离技术的现状

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2023/8/1     浏览次数:    
  01 | 膜材料研究
  膜分离技术的核心是膜材料,近年来对于膜材料的研究主要在无机膜材料、有机高分子膜材料、复合膜材料与膜材料的改性等方面,其中复合膜材料与膜材料的改性是当前膜材料研究的热点。多种膜材料的复合不仅克服了单一膜材料本身的缺点,还能将各自的优点结合,提高分离膜的过滤性能和抗污染能力。常见的复合膜包括有机-无机杂化复合膜、无机复合膜等。以NF膜为例,针对膜污染控制和膜选择性透过的问题,对NF膜材料的研究从单一有机材料转向有机材料与无机材料杂化。例如Song等将磷酸化壳聚糖(PCS)与氧化石墨烯(GO)结合,发现GO-PCS复合膜不仅改善了NF膜存在的问题还提高了水通量和抗氯性。膜材料的改性也是分离膜材料另一个重要的研究方向,膜材料的改性可分为膜表面改性和膜材料本身的改性。膜表面的改性通常是将活性组分负载到膜表面,膜材料本身的改性是利用化学反应使材料本身性质或结构发生改变,从而提高膜材料的性能。
  例如He[等利用咪唑类离子液体改性聚酰胺复合膜,将AMIB分子固定在膜表面,制备出了高透水性、高抗菌性的纳滤膜。Tong等对氧化石墨烯进行磺化制备出新型的复合膜,磺化改性导致氧化石墨烯膜内部层状结构不均匀,增大了低电阻水通道的自由体积,提高了机械强度和传输能力。
  02 | 膜分离技术应用
  膜分离技术因其种类多、低能耗、效率高等特点,已广泛应用于海水淡化、污水处理以及食品、医药等众多领域。反渗透(RO)技术操作简单,脱盐率可达到99.75%,大大地提高了海水淡化的效率。截至2017年,全国产水规模达到127.2万t/d,预计2020年全国海水淡化总规模达到220万t/d以上,海水淡化产业已成为我国海洋经济的重要部分。纳滤(NF)膜分离小分子有机物和无机盐的能力高,被广泛应用在污水处理和城市用水等领域。在食品处理领域,膜分离技术广泛应用在饮料加工工艺中,反渗透、纳滤、超滤、电渗析的不同组合搭配,基本可以满足饮料行业的不同分离、浓缩和纯化需求,如An等研究了一种用于浓缩果汁的渗透膜蒸馏(FO-MD)工艺,使浓缩的果汁几乎没有营养损失。在医药方面,膜分离技术主要应用在制药、血液透析等方面,但是,医用新型膜材料我国仍靠大量进口,其相关研究与国际水平还有较大距离。石油化工生产中,膜分离技术有效应用在有机混合物的分离、燃油脱硫等工业过程,如Yang等对工PET/PTFE复合材料进行了改造,实现了油滴有效收集和溢油的无损运输。膜分离技术很大程度上决定了石化行业的节能减排与清洁生产水平,膜分离技术的发展将会助推石化产业的发展。
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