【《膜分离技术国内外进展研究国内外文献综述》3400字】

膜分离技术国内外进展研究国内外文献综述膜技术大规模开发研究始于上世纪六十年代，在近半个世纪发展迅速，该技术应用广泛，处理高效，有21世纪新型水处理技术之称。膜技术的基本原理是膜在驱动力作用下的选择分离,该技术效率高、出水水质稳定，操作简便，能耗低，维护费用低，且可自动控制，在污水回用、地表水净化和饮用水加工等领域都举足轻重[20]。膜分离技术经过数十年发展，已是一种相对成熟的技术。而压力驱动膜更无疑是占据着膜分离的半壁江山，不同类型的压力驱动膜有着不一的操作压力和孔径。如孔径分布在100-1000nm间的微滤膜，其操作压力低，约在100-300KPa之间，用于除菌和截留较大悬浮颗粒时效果较好。孔径在10-100nm间的超滤膜，操作压力在100-1000KPa之间，较微滤膜为高，可脱除大分子物质如胶体和病毒等，在原液的净化、分离和浓缩上效果卓著。孔径分布在2nm内的纳滤膜则更加致密，可脱除低价离子和低分子量溶质，其操作压力在1000-10000KPa之间；而反渗透膜可脱除全部盐及分子量100以上的有机物。作为分离膜技术的核心，膜材料的选取在很大程度上都影响着膜的基础性能。有机和无机膜材料是当前广泛被科学研究和工业应用的膜材料[21]。其其中，无机材料膜通常是非致密膜，在无机陶瓷膜投入使用的早期阶段，无机材料以硅材料为主，其耐热性和化学稳定性值得称道。但由于其成型加工难度大、膜材料少、成本高，限制了其大规模应用。有机膜又称高分子膜，是将高分子材料溶于有机溶剂中制备铸膜液，再经相变而成的一种具有高韧性膜。因其成本低、工艺简单、材料来源广、化学稳定性优良而备受关注。值得注意的是，有机膜材料在抗老化性及在化学介质中的稳定性还有所不如，但无需因噎废食，只要注意扬长避短，有机膜依然是膜分离领域不可或缺的功能材料，能被更广泛地应用于工业实际生产中。聚偏氟乙烯（PVDF）膜是重复单元为(-CH2CF2-)n的半结晶聚合物，是有机膜材料中较为广泛应用的一种，其拉伸强度、热稳性和耐化学性均值得称道。PVDF可溶解于非生物极性溶剂中，在超滤和微滤膜的制备中应用广泛[22]。且由于其特殊结构，可在紫外线照射下保持性能稳定[23]，是一种性能优异的膜材料。1.2.1膜存在的问题然而，膜分离技术在发展过程中，仍存在几个待解决的问题：一是对污染物的处理问题。膜分离是将污染物实现了空间上的转移，分离后浓缩的污染物富集也亟待处理，并未真正实现将污染物分解至无害化，如果处理不当，还有可能对水生态环境造成更大的危害。此外，膜污染会堵塞膜孔。还会由因大分子物质留在高压侧而形成的浓差极化而导致跨膜压力增加，随之带来能耗增大，处理效率降低等系列问题[24]。由上述讨论，可以知道，膜分离技术的单一的分离性能及污染后造成的一系列问题，制约了其在水处理中更为广泛的应用。1.2.2膜改性方法水处理过程中，随膜污染而来的系列问题限制了膜在更广泛的应用。对膜的改性势在必行。膜改性是在保留膜自身的固有优势前提下，进行基体改性或者表面改性，以削减研发成本、缩短研发时间、延拓膜材料应用范围。膜基体改性（1）共混制膜指改性材料与制膜材料混合后共同制膜以进行改性、赋予膜功能的一种方法。\o"查找此作者的更多记录"Shah[25]等人在不改变操作条件的前提下，将聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）共混到PVDF二甲基亚砜（DMSO）涂料溶液中，将CCD-PVDF膜的孔径减小到15nm，但纯水通量没有随之下降。\o"查找此作者的更多记录"Janakiram[26]选择了空间位阻聚芳胺（SHPAA）基共混基质作为聚合物基体材料，以GO基作为填料，可制成超薄（200nm）选择性层的TFC膜，从而保证了膜的机械稳定性，增强了膜的长期分离性能。（2）共聚改性指通过两种及以上单体间发生聚合反应以提升膜性能。\o"查找此作者的更多记录"Dizon[27]制备了一种聚甲基丙烯酸甲酯-乙二醇-甲基丙烯酸-磺基甜菜碱共聚物（PMMA-r-PEGMA-r-PSBMA）两性离子聚偏氟乙烯（PVDF）膜。MMA链段与PVDF形成疏水相互作用，将PEGMA单元和SBMA单元分别作为溶解度增强基团和防污基团，大幅增进了膜的防污功能。膜表面改性（1）涂覆改性在膜的表面涂覆特定功能物质以完成膜的表面改性。Gao[28]研究了PDA涂层对膜结构、表面性质、过滤以及抗污染性能的影响。结果表明，PDA改性可以对膜的抗污性能和疏水性能均有一个较大的提升。\o"查找此作者的更多记录"Akthakul[29]制备了一种由PVDF主链和POEM侧链（PVDF-g-POEM）组成的两亲性接枝共聚物涂覆膜。通过透射电子显微镜和热分析表征，能够得知膜材料分子自组装成了半结晶PVDF和聚氧乙烯（PEO）的双连续纳米相结构域，拥有结构完整的特定尺寸选择性传输通道。\o"查找此作者的更多记录"Zhao[30]报告了一种简便的绿色方法，通过一步氧化剂诱导天然儿茶酚/壳聚糖在多孔聚偏氟乙烯（PVDF）基质上的超快共沉积来开发水下超疏水微滤膜。制备的膜保留了原有的孔结构，且具有超高的纯水渗透性和强大的化学稳定性，同时在环状水包油（O/W）乳液分离中也具有显著的防污性能和可重复使用性。（2）表面化学改性交联和接枝都属于表面化学改性。接枝主要是在膜表面引发化学反应，产生自由基，引入结合单体而对膜进行表面修饰，改进性能。\o"查找此作者的更多记录"Cheng[31]用氩等离子体对PCL薄膜进行预处理，然后用丙烯酸（AAC）进行UV聚合和胶原固定化，表面亲水性得到明显改善。\o"查找此作者的更多记录"Yan[32]采用廉价的商业多酚单宁（TA），在热处理之前用乙醇/TA溶液处理界面聚合进行活化，对RO膜进行表面改性。通过膜面表征手段，证实了TA在反渗透膜表面的引入。改性层具有良好的稳定性且具有较强耐氯性。Khan[33]以海藻酸二醛（ADA）为平台，通过席夫碱反应在反渗透膜表面上接枝了非氧化性化学品氯己定（CH）。为反渗透膜污染控制的实际应用开辟了一条新的稳定而绿色的仿生途径。\o"查找此作者的更多记录"Zhang[34]等人制备了一种新型超亲水水下超疏水聚（丙烯酸）接枝聚偏氟乙烯（PVDF）滤膜，该膜可在纯重力作用下分离不含表面活性剂或活性剂性能稳定的水包油乳液。交联则是改性材料直接与膜发生反应或者交联作用。Gao[35]等人以聚丙烯酸（PAA）、NH2-MIL-88B（Fe）（NM88B）和氧化石墨烯（GO）为基体，通过简单的真空过滤方法制备了一种新型的聚丙烯酸膜。结果表明，通过引入多孔NM88B和PAA交联改性，可以提高膜的分离性能，PAA@NM88B/GO膜具有良好的亲水性、水通量和染料截留性能。该复合膜对亚甲基蓝（MB）、结晶紫（CV）和刚果红（CR）有较高的截留率（97%以上）。更重要的是，PAA@NM88B/GO膜同样也可以用来降解实际纺织废水，在膜吸附和光催化的协同作用下，在40min内对MB有较高的去除率（98.79%）。因此，结果表明，这种新型的PAA@NM88B/GO膜在水净化和实际纺织废水处理中均具有广阔应用前景。（3）辐照接枝改性是通过高能射线辐射使得聚合物分子链产生自由基，再在膜表面接枝功能材料而使膜具有特定功能的改性手段。Wang[36]等人通过紫外辐射将带正电荷的单体接枝到带负电荷的膜上，而后在聚醚砜（PES）/磺化聚醚砜（SPES）膜上引入[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵（MTAC）单体以保证高聚合物膜改性层的机械稳定性，提升防污性能，聚电解质共聚物的形成和MTAC的抗菌性能大大提高了改性膜的抗生物污染性能。\o"查找此作者的更多记录"Ni[37]等人以亲水性离子1-乙烯基-3-丁基咪唑四氟硼酸酯（VBIm-BF4，简称IL（BF4））为原料，该项工作将接枝位置定位于主链醚氧原子附近苯环上的C原子，通过辐射接枝的方法，用简单的浸没沉淀相转化法设计并制备了一种新型聚醚砜多孔膜材料，。与纯PES多孔膜相比，PES-g-IL（BF4）多孔膜具有更高水通量、防污性能和优良的抗菌性能。参考文献1.

LuoYunlong，

GuoWenshan，

NgoHuuHaoetal.Areviewontheoccurrenceofmicropollutantsintheaquaticenvironmentandtheirfateandremovalduringwastewatertreatment.[J]ScienceOftheTotalEnvironment,2014.473:p.619-641.2.

KeFei，

QiuLingguang;

Yuan,Yupengetal.Thiol-functionalizationofmetal-organicframeworkbyafacilecoordination-basedpostsyntheticstrategyandenhancedremovalofHg2+fromwater.[J]JournalOfHazardousMaterials,2011.196:p.36-43.3.

MohanDineshand

PittmanCharlesUJr.Arsenicremovalfromwater/wastewaterusingadsorbents-Acriticalreview.[J]JournalOfHazardousMaterials,2007.142(1-2):p.1-53.4.

JavedFatima,

UllahFaheem,

ZakariaMuhammadRazlanetal.Anapproachtoclassificationandhi-techapplicationsofroom-temperatureionicliquids(RTILs):Areview.[J]JournalOfMolecularLiquids,2018.271:p.403-420.5.

MengFangang,

ChaeSo-Ryong,

DrewsAnjaetal.Recentadvancesinmembranebioreactors(MBRs):Membranefoulingandmembranematerial.[J]WaterResearch,2009.43(6):p.1489-1512.6.

MataAlvarez,J.,

DostaJ,

RomeroGueiza,M.Setal.Acriticalreviewonanaerobicco-digestionachievementsbetween2010and2013.[J]Renewable&SustainableEnergyReviews,2014.36:p.412-427.7.

FuFenglianandWangQi.Removalofheavymetalionsfromwastewaters:Areview.[J]JournalOfEnvironmentalManagement,2011.92(3):p.407-418.8.

PendergastMaryTheresaMand

HoekEricM.V.Areviewofwatertreatmentmembranenanotechnologies.[J]Energy&EnvironmentalScience,2011.4(6):p.1946-1971.9.

ShiYahui,

HuangJinhui;

ZengGuangmingetal.Photocatalyticmembraneinwaterpurification:isitsteppingclosertobedrivenbyvisiblelight?[J]JournalofMembraneScience,2019.584:p.364-392.10. Haydar,S.andJ.A.Aziz,Coagulation-flocculationstudiesoftannerywastewaterusingcombinationofalumwithcationicandanionicpolymers.[J]JournalOfHazardousMaterials,2009.168(2-3):p.1035-1040.11.

PelaezMiguel,

NolanNicholasT.,

PillaiSureshCetal.Areviewonthevisiblelightactivetitaniumdioxidephotocatalystsforenvironmentalapplications.[J]AppliedCatalysisB-Environmental,2012.125:p.331-349.12.

SiresIgnasiandBrillasEnric.Remediationofwaterpollutioncausedbypharmaceuticalresiduesbasedonelectrochemicalseparationanddegradationtechnologies:Areview.[J]EnvironmentInternational,2012.40:p.212-229.13. Nawrocki,J.andB.Kasprzyk-Hordern.Theefficiencyandmechanismsofcatalyticozonation.[J]AppliedCatalysisB-Environmental,2010.99(1-2):p.27-42.14.

ShiYahui,

HuangJinhui,

ZengGuangmingetal.Stable,metal-free,visible-light-drivenphotocatalystforefficientremovalofpollutants:Mechanismofaction.[J]JournalOfColloidAndInterfaceScience,2018.531:p.433-443.15.

YuHanbo,

HuangJinhui,

JiangLongboetal.EnhancedphotocatalytictetracyclinedegradationusingN-CQDs/OV-BiOBrcomposites:UnravelingthecomplementaryeffectsbetweenN-CQDsandoxygenvacancy.[J]ChemicalEngineeringJournal,2020.402.16.

ZhaoHuanxin,

ChenShuo,

QuanXieetal.Integrationofmicrofiltrationandvisible-light-drivenphotocatalysisong-C3N4nanosheet/reducedgrapheneoxidemembraneforenhancedwatertreatment.[J]Applied