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孔径分布对PVDF中空纤维超滤膜膜污染行为的深入分析
《中国化学工程学报》 曾凯亮 / 时间:2018-01-03 06:58:42

  据中国化学工程学报微信公众平台2017年12月28日讯 南京工业大学曾凯亮(Kailiang Zeng, Jie Zhou, Yue Zhou, Chuan Shi, Xiaozu Wang, Liyue Zhou, Xiaobin Ding, Zhaohui Wang, Enrico Drioli)等人《孔径分布对PVDF中空纤维超滤膜膜污染行为的深入分析(Insight into fouling behavior of PVDF hollow fiber membranes caused by dextran with different pore size distributions)》一文发表在《中国化学工程学报》上:
  由于具有较高的热稳定性、较强的机械性能及良好的加工特性,聚偏氟乙烯(PVDF)已经成为了一种广泛应用于超滤(UF)、微滤(MF)和膜生物反应器(MBR)等膜过程的膜材料。在这些应用过程中,膜污染常常不可避免,导致PVDF膜渗透性能大幅衰减,严重影响其经济性,抑制膜污染是PVDF膜应用中受到关注的核心问题。机械冲洗、高压反冲洗、化学清洗等是减轻膜污染、恢复膜通量的常用手段,但化学清洗对膜材料耐化学腐蚀性要求较高,频繁化学清洗会大大降低分离膜的使用寿命;高压反冲洗、机械冲洗方法对去除膜面滤饼层很有效,能够在一定程度上缓解膜污染,但是对不可逆的膜孔堵塞污染效果有限。因此,开发高抗污染PVDF膜对提高其使用过程中的稳定通量、减少清洗次数、延长清洗周期具有重要意义。
  提高PVDF膜的抗污染性能有多种方法,包括结构控制、表面改性、共混改性、接枝改性等。其中,PVDF膜的微结构对其膜污染行为具有重要的影响,微结构与膜的抗污染行为之间具有一定的对应关系,PVDF膜的微结构控制是提高其抗污染性能的关键。但是,目前膜微结构对膜污染行为的影响规律还不确定。本文考察了孔径在24~94 nm之间的不同PVDF膜污染行为,系统深入分析了膜微结构对膜污染行为的影响规律,研究了不同孔径分布的PVDF膜污染前后的孔径演变、通量衰减和临界通量变化。结果显示,孔径越小,膜的抗污染能力越强,孔径为24 nm的PVDF膜具有远高于其他孔径PVDF膜的抗污染性能。随着PVDF膜孔径的减小,其临界通量由34~43 L/m2h上升到105~114 L/m2h。临界通量的上升表明小孔径PVDF膜具有较低的污染趋势和较高的抗污染能力。


孔径分布对PVDF中空纤维超滤膜膜污染行为的深入分析


  综上,本论文揭示了PVDF膜微结构与其抗污染性能之间的关系,为开发高抗污染PVDF超滤膜提供了理论指导,对提高PVDF超滤膜的使用通量和寿命,进一步提高PVDF膜的研究和开发水平具有重要意义。
  通讯作者介绍


孔径分布对PVDF中空纤维超滤膜膜污染行为的深入分析


  崔朝亮,博士,南京工业大学化工学院副教授,膜科学技术研究所有机超/微滤膜课题组组长,中国膜工业协会疏水膜专委会委员,中国海水淡化与水再利用学会青年委员会委员,江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养对象、江苏省“双创博士”计划资助对象。师从徐南平院士和范益群教授,2011年毕业于南京工业大学化学化工学院,获工学博士学位;2011年至2014年在韩国Hanyang University(汉阳大学)先后担任博士后和研究助理教授工作,与膜领域著名科学家Enrico Drioli教授和Young Moo Lee教授合作,开展聚合物膜方面的研究。近年来,承担了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目,在Prog Polym Sci, J Membr Sci, Sep Purif Technol等杂志上发表SCI收录论文20余篇,申请中国发明专利8件和PCT专利1件,并参与了《高性能膜材料与膜技术》、《Encyclopedia of Membranes》等书籍的编写。
  团队介绍


孔径分布对PVDF中空纤维超滤膜膜污染行为的深入分析


  研究团队为南京工业大学膜科学技术研究所有机超/微滤膜课题组。课题组近年来围绕高抗污染PVDF膜的制备展开深入研究,针对PVDF膜污染和绿色制备工艺,探索并解决相关基础科学问题,对PVDF膜微结构进行精准调控和定向改性,并从加拿大引进了在膜领域具有20多年研发经验的Zhaohui Wang (汪朝晖)教授,获得了江苏省双创计划、特聘教授等项目的支持,为PVDF中空纤维超滤膜的产业化提供理论指导。研究成果经南京九思高科技有限公司工业放大后,孵化了南京久盈膜科技有限公司,并支撑其技术创新与进步,相关产品应用于全球首套膜法制浆废水零排放示范工程,性能优于国际知名品牌,推广应用于其他废水处理项目,成果转化新增产值数亿元,得到了党和国家领导人、各级政府和社会各界的充分肯定。