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天津工业大学吕晓龙团队在膜污染控制方面取得新进展

http://www.water.hc360.com2017年02月24日09:55 来源:中国科学报T|T

    慧聪水工业网 日前,天津工业大学分离与膜过程国家重点实验室教授吕晓龙带领的膜材料与膜化工创新团队,在膜污染控制方面取得重要进展,他们制备的智能响应膜对水体中常见有机物显示出很好的抗污染性,具有较好的耐污染能力和高清洗效率,并且制备方法操作简便,兼有高效性和经济性的优势。

天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室吕晓龙教授

天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室吕晓龙教授

    该技术成果发表在国际膜领域著名期刊JMembrSci上,题为《用于化学脉冲清洗的PVDF膜表面功能化修饰》。

    面对日益严峻的水资源紧缺趋势,寻求高效节能的水处理技术迫在眉睫。PVDF中空纤维多孔膜具有高孔隙率、高通量、性质稳定、抗老化、寿命长、表面特性优异、抗污染、易清洗等特点,被广泛地应用于各领域,尤其在给水净化和污水处理等方面。

    然而,膜污染仍然是影响膜分离技术进一步发展以及制约其运营成本的一大障碍。以往采取的措施主要集中在对膜操作参数的优化、膜组件结构的合理设计以及改善膜表面性质如亲疏水性、荷电性等。然而,研究发现改性膜表面仍会被污染,适宜的化学清洗仍是保障分离膜稳定运行的必要手段。现有技术是低效率的离线化学清洗和长时间的间歇式在线化学清洗。

    针对上述问题,吕晓龙课题组尝试对膜表面进行智能化修饰,即通过酰化反应将羧基引入到胺化的PVDF中空纤维膜表面,利用膜表面pH响应性的分子链实现一种在线化学脉冲清洗新方法来控制膜污染。即在过滤阶段,膜表面带有亲水性官能团的柔性分子链段可以抑制、减缓污染物在膜面吸附;而清洗阶段,这些分子链可随料液化学性质的变化而发生分子构象伸展变化,使污染物更易于从膜面脱离,可在短时间内实现通量的快速恢复,大大提升膜清洗效率。结果表明,经过五次循环后,改性膜对大豆油水乳液及BSA溶液的通量恢复率(弱碱环境下清洗约5分钟)可分别达到90.3%和95.2%。

    由于该方法条件温和、方便快捷,具有较好的应用前景。本研究为构建抗污染表面及提高膜清洗效率提供了一种新思路。将化学脉冲清洗技术和连续膜过滤过程中的在线化学反洗技术相结合,可进一步提高膜清洗效率,对扩大分离膜的应用范围以及延长膜使用寿命等具有重要意义。

    该研究工作得到了国家自然科学基金、天津市科技支撑项目和天津市科技计划等基金的支持。

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责任编辑:童志威

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