納濾膜
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
納濾膜的實例教程
分離回收這些有機溶劑傳統(tǒng)采用的蒸餾、萃取等方法存在著諸如能耗較高、溶劑損耗大等弊端，高分子耐溶劑納濾膜由于具有分離精度高、可操作性強等優(yōu)勢成為研究熱點。然而高分子納濾仍然存在一些瓶頸限制了其應(yīng)用，如①高分子材料的抗溶劑性較差，易在溶劑中發(fā)生溶脹或溶解；②傳統(tǒng)相轉(zhuǎn)化膜結(jié)構(gòu)致密，膜阻力較高，導(dǎo)致傳統(tǒng)耐溶劑復(fù)合膜的溶劑通量普遍較低等。
日前，南京工業(yè)大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所孫世鵬教授團(tuán)隊研發(fā)出一種新型耐溶劑納米纖維復(fù)合膜。實驗室基于高壓溶液靜電紡絲法制備支撐層，①通過化學(xué)交聯(lián)法在聚合物鏈間形成穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)以及在極性溶劑中的化學(xué)穩(wěn)定性；②通過采用靜電紡絲納米纖維基膜，利用其孔隙率高，孔道彎曲率低的特點降低基膜傳質(zhì)阻力，且納米纖維膜相對于傳統(tǒng)非對稱基膜而言具有非常良好的機械強度。
圖1. (a) 傳統(tǒng)非溶劑致相分離法制備的納濾膜致密皮層有較高的傳質(zhì)阻力，(b) 高壓靜電紡絲法制備的高通量復(fù)合膜為低彎曲率的貫通孔結(jié)構(gòu)，降低了基膜傳質(zhì)阻力。水合肼交聯(lián)法提高了聚丙烯腈材料在極性溶劑中的穩(wěn)定性。
通過高壓溶液靜電紡絲法直接在接收器上堆積的納米纖維較為疏松，可以在高溫高壓下對其進(jìn)行后處理以降低表面粗糙度。在水合肼溶液中進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)制備出有良好耐溶劑性能的改性PAN基膜，再通過界面聚合法制備得到聚酰胺選擇層。在特殊膜結(jié)構(gòu)的作用下，交聯(lián)PAN納米纖維基膜的機械強度要強于傳統(tǒng)相轉(zhuǎn)化PAN膜20倍，且由于其低膜阻的特點提高了交聯(lián)劑在膜內(nèi)的傳質(zhì)分散，提高了對膜主體交聯(lián)的均勻性，提高了聚丙烯腈基膜在極性溶劑中的穩(wěn)定性。
圖2. (a) 兩種交聯(lián)膜的物理外觀對比說明納米纖維膜在水合肼溶液中交聯(lián)程度更高,(b)兩種交聯(lián)膜的機械強度對比，(c) 高壓電場的誘導(dǎo)作用提高了PAN鏈段在纖維中的取向性， 使其具有了較高的機械強度。
展開 目前，凈水的核心材料主要依賴國外進(jìn)口的有機反滲透膜芯，但它有二大缺點：一是浪費大量水資源，生產(chǎn)一杯純凈水將排放3-4倍的濃水，有悖于“節(jié)水優(yōu)先”的治水方略；二是有機膜芯是用石油化工原料生產(chǎn)制備的，既浪費大量的石化資源，使用之后的處置還將引發(fā)二次污染等環(huán)境問題。
藍(lán)偉光牽頭的課題組經(jīng)過多年攻關(guān)，已經(jīng)把凈水技術(shù)從目前國外的有機反滲透膜芯升級為先進(jìn)的具有廈門自主知識產(chǎn)權(quán)的無機納濾膜芯技術(shù)，后者有三大優(yōu)點：一是不會浪費水資源、不需要用電、符合節(jié)能減排與節(jié)水降耗的國家戰(zhàn)略；二是能在保留水中天然礦物質(zhì)的同時去除化學(xué)微污染，水質(zhì)弱堿性，符合健康飲用水的要求與規(guī)范；三是無機納濾膜芯制備的主要原料是硅藻土與活性炭，使用之后不會引發(fā)二次污染等環(huán)境問題。
藍(lán)偉光牽頭開發(fā)的無機復(fù)合陶瓷納濾膜芯，其核心材料的制備技術(shù)曾榮獲國家科技進(jìn)步二等獎；生產(chǎn)工藝已被授予國家發(fā)明專利，并先后榮獲廈門市人民政府專利特等獎與中國國家專利優(yōu)秀獎；內(nèi)置無機納濾膜芯的凈水機已被授予國家重點新產(chǎn)品稱號。
陜西省延安市為了改善城鄉(xiāng)居民的飲水安全與健康問題，經(jīng)過數(shù)年的實際調(diào)研與使用實踐，確認(rèn)了無機納濾膜芯的突出優(yōu)點與凈水效果。最近，延安市通過政府公開招標(biāo)的方式采購30萬臺基于復(fù)合陶瓷納濾膜芯的凈水機，用于為民辦實事、提升自來水質(zhì)，這是對無機納濾膜芯技術(shù)的肯定。
無機納濾膜芯以硅藻土為原料，我國的硅藻土資源非常豐富，但目前產(chǎn)業(yè)鏈較短，附加值不高。因此，若能把中國的硅藻土（非金屬礦產(chǎn)資源）通過廈門自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，制備成無機復(fù)合陶瓷納濾膜芯產(chǎn)品，其附加值可大幅度提升，還可提升我國特色資源的經(jīng)濟(jì)價值與利用效率，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級、加快培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)作貢獻(xiàn)。同時，為我國低價值非金屬礦產(chǎn)資源的深度加工、產(chǎn)業(yè)鏈延伸注入新的活力。
展開 最近，長期從事膜科學(xué)研究的浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院張林教授團(tuán)隊把圖靈結(jié)構(gòu)與膜研究結(jié)合起來，第一次在薄膜上制造出了納米尺度的圖靈結(jié)構(gòu)。這項首次面向應(yīng)用領(lǐng)域構(gòu)建圖靈結(jié)構(gòu)的研究成果，于北京時間5月4日發(fā)表在國際頂級期刊《科學(xué)》上。
浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院2014級博士生譚喆為本文的第一作者，張林教授為本文的通訊作者。化學(xué)工程與生物工程學(xué)院陳圣福教授、化學(xué)工程與生物工程學(xué)院兼職教授高從堦院士和浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院彭新生教授合作參與了課題研究。
減慢反應(yīng)物的擴散“步伐”
界面聚合制備超薄分離膜技術(shù)從上個世紀(jì)80年代問世沿用至今，已經(jīng)相當(dāng)成熟，但同是界面聚合制備的納濾膜和反滲透膜雖然制備工藝和反應(yīng)機理完全一致，但兩者的表面結(jié)構(gòu)卻差異很大：納濾膜表面光滑，而反滲透膜表面呈峰谷結(jié)構(gòu)，較為粗糙。
為什么會有如此明顯的差別？至今沒有明確的定論，也未有深究這個問題。
張林團(tuán)隊決定對這個被“忽視”的問題進(jìn)行深入研究。在深究差異原因時，他們發(fā)現(xiàn)界面聚合過程屬于典型的“反應(yīng)-擴散”體系。這個令人興奮的發(fā)現(xiàn)，讓他們很快聯(lián)想到了圖靈結(jié)構(gòu)的形成條件。“我們在分析差異原因的過程中就在想，有沒有可能把納濾膜做成圖靈結(jié)構(gòu)？”
圖靈結(jié)構(gòu)是指，在開放的遠(yuǎn)離平衡的反應(yīng)擴散系統(tǒng)中，因擴散作用引發(fā)系統(tǒng)失穩(wěn)形成的一種化學(xué)物質(zhì)濃度按照空間周期性變化的靜態(tài)濃度圖案，也被稱為“圖靈斑圖”。
圖靈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的必要條件，就是兩個反應(yīng)物的擴散系數(shù)之差要達(dá)到一個數(shù)量級以上。研究團(tuán)隊想要尋找到一種方法改變反應(yīng)物的擴散系數(shù)差異，使其能滿足這個條件。“現(xiàn)在兩個反應(yīng)物的擴散已經(jīng)一快一慢，但尚未達(dá)到產(chǎn)生圖靈結(jié)構(gòu)的要求，這就要讓擴散系數(shù)小的變得更小，拉大兩者的差距。”
展開 “孔徑自規(guī)范”納濾膜相關(guān)論文
浙大徐志康教授課題組制備出高性能納濾膜
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本論文同時解決了納米粒子團(tuán)聚和納米填料與聚合物膜之間的相容性問題，從而增強膜的滲透性和選擇性，發(fā)表在Advanced Composites and Hybrid Materials上。哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）程喜全副教授為該論文的第一作者兼共同通訊作者，哈爾濱工業(yè)大學(xué)邵路教授為該論文的通訊作者，鄭州大學(xué)李松偉博士為該論文的共同一作。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1007/s42114-021-00253-w
作者介紹：
程喜全副教授鏈接：
http://homepage.hit.edu.cn/chengxiquan
邵路教授鏈接:
http://homepage.hit.edu.cn/shaolu 或
https://publons.com/researcher/1307969/lu-shao/publications/
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納濾膜的最新內(nèi)容
、納濾膜、反滲透膜、EDI、MBR、DTRO膜、STRO膜、陶瓷膜、膜殼、制膜設(shè)備、卷膜設(shè)備、膜組件等；
工業(yè)濾芯、濾料、樹脂、過濾器、水處理藥劑等相關(guān)產(chǎn)品；
8、流體自動化與設(shè)備
泵、閥門、密封件及管材、管件、管網(wǎng)檢測設(shè)施等；
自動控制系統(tǒng)與設(shè)備等；
9、智慧水務(wù)
智慧水務(wù)管理運維平臺及軟件、市政供排水系統(tǒng)、二次供水、管網(wǎng)漏損等；
環(huán)境監(jiān)測、儀器儀表、傳感器技術(shù)及產(chǎn)品等
關(guān)鍵詞：
Materials Studio，分子動力學(xué)模擬，均方位移，界面聚合
通過界面聚合制備納濾膜的方法廣泛應(yīng)用與膜分離技術(shù)領(lǐng)域。該篇工作通過研究PIP單體在水中和PIP在PPTA水和中擴散的分子動力學(xué)模擬。
其技術(shù)核心為濾芯裝置中的過濾膜，主要技術(shù)來源于超濾膜、RO反滲透膜、納濾膜三種。
純凈水處理裝置是指采用反滲透、納濾等技術(shù)，能去除微生物、有機物、重金屬離子等，獲得飲用純凈水的處理裝置，如反滲透凈水器、納濾凈水器。
工業(yè)中的反滲透裝置
4納濾技術(shù)
納濾膜是八十年代在反滲透復(fù)合膜基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，是超低壓反滲透技術(shù)的延續(xù)和發(fā)展分支，早期被稱作低壓反滲透膜或松散反滲透膜。目前，納濾膜已從反滲透技術(shù)中分離出來，成為獨立的分離技術(shù)。
納濾膜的孔徑為納米級，介于反滲透膜(RO)和超濾膜(UF)之間，因此稱為“納濾“，彌補了兩者之間的空白。
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納濾膜是八十年代在反滲透復(fù)合膜基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，是超低壓反滲透技術(shù)的延續(xù)和發(fā)展分支，早期被稱作低壓反滲透膜或松散反滲透膜。目前，納濾膜已從反滲透技術(shù)中分離出來，成為獨立的分離技術(shù)。
納濾膜的孔徑為納米級，介于反滲透膜(RO)和超濾膜(UF)之間，因此稱為“納濾“，彌補了兩者之間的空白。
ZIF-8@ZNPM納米流體膜在錯流條件測試下，對剛果紅/硫酸鈉分離選擇性為9.2，水滲透性達(dá)到～200 L m-2 h-1 bar-1，膜的水滲透通量與操作壓力的變化呈線性關(guān)系，表明ZIF-8@ZNPM納米流體膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，納米通道不會被擠壓變形，相較于目前報道的聚合物納濾膜以及由CNTs, GOs, MOFs和COFs制備的納米流體膜性能有顯著提升，且在長期服役過程中保持穩(wěn)定的膜結(jié)構(gòu)和分離性能（圖
六、 納濾膜基本原理
納濾技術(shù)是反滲透膜過程為適應(yīng)工業(yè)軟化水的需求及降低成本的經(jīng)濟(jì)性不斷發(fā)展的新膜品種，以適應(yīng)在較低操作壓力下運行，進(jìn)而實現(xiàn)降低成本演變發(fā)展而來的。我國于二十世紀(jì)90年代初期開始研制納濾膜，與國外相比，我國納濾技術(shù)整體上只能說是剛剛開始，膜的研制、組器技術(shù)和應(yīng)用開發(fā)等都剛起步。
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