膜污染会降低膜通量并

影响分离性能

是制约纳滤技术推广的重要瓶颈

其中天然有机物(NOM)是主要的污染物来源

包括海藻酸盐,腐殖质等

都是我们膜法师的天敌

可是,没想到这些foulants虽然平日污染纳滤膜

背地里却干着不为人知的勾当。。。

海藻酸钠——纵享丝滑

海藻酸钠是从藻类中提取的

一种无毒害的天然多糖

其丰富的羧基会螯合钙离子并在

膜表面形成污染层

不过也正是这种螯合作用才能让我们

品尝冰激凌的时候纵享丝滑

究其原因,我们还要先了解冰激凌的基本特点

冰激凌是由复杂多相结构组成的

包括冰晶,微气泡和乳化脂肪等微粒以及

由蛋白、糖、盐和水组成的连续相

其中冰晶会使冰激凌尝起来比较粗糙

为了确保冰淇淋顺滑的口感

需要在冰激凌制作过程中添加微量稳定剂

冰激凌的微观构型

研究人员发现海藻酸钠等物质作为稳定剂

可以增加冰激凌的粘度

并且和钙离子等形成凝胶网络

进而抑制冰激凌内部水分子的运动

和大尺寸结晶(20μm)的形成

从下图可以发现

海藻酸钠可以显著提高冰激凌料液粘度

不仅抑制了冰晶形成

还提高了冰激凌自身的口感

研究人员发现海藻酸钠等物质作为稳定剂

可以增加冰激凌的粘度

并且和钙离子等形成凝胶网络

进而抑制冰激凌内部水分子的运动

和大尺寸结晶(20μm)的形成

从下图可以发现

海藻酸钠可以显著提高冰激凌料液粘度

不仅抑制了冰晶形成

还提高了冰激凌自身的口感

此外,人们利用海藻酸钠

还创造性的开发出许多不同的用(美)途(食)

海蜇皮,凉粉,果冻。。。

如果有朋友做出成品

欢迎寄给小编试吃~

腐殖质的双面人生

腐殖质是动植物残体在自然水体、土壤中

形成的无定形胶态复合物

根据在酸碱溶液中的溶解性可以分为

溶于碱液又能用酸沉淀(pH2)

的腐殖酸(humicacid)

溶于酸和水的黄腐酸(fulvicacid)

以及不溶于酸碱的腐黑物(humin)

其结构复杂,具有羧基,酚基,羰基等多种官能团

是纳滤过程中的重要污染物

腐殖质,黑乎乎的看起来就很容易污染膜

然而在自然界中

得益于其丰富的官能团

腐殖质可以与其他有机污染物通过

疏水作用,配位作用以及氢键作用等结合

在水体中富集难溶于水污染物如多环芳烃,DDT(一种杀虫剂)等

发挥天然表面活性剂的作用

Stevenson提出的腐殖酸结构模型

此外,腐殖质的苯环和共轭羰基等

众多显色基团具有光敏性

在可见光照射下可以产生羟基自由基,单线态氧等活性氧组分

促进污染物的进一步降解

根据最近的研究表明

在我国长江中下游绝大多数河流湖泊中

腐殖质等溶解有机物贡献了70%的·OH产量

溶解有机物(DOM)受光激发产生

活性氧组分(ROS)

腐殖质促进丙咪嗪光降解

当然许多研究也指出

只有低浓度腐殖质才会促进污染物分解

高浓度腐殖质不仅会与自由基反应

同时还会屏蔽可见光,抑制其他污染物的降解

不过具有光敏性的污染物还有很多

例如我们常用的染料亚甲基蓝

在可见光和氧气存在的条件下

也可以产生单线态氧

同时亚甲基蓝在水溶液中形成的离子型化合物

可以与微生物酶系统竞争氢离子使酶失活

是一种常用的鱼类杀菌剂

能用于治疗疟疾的药物

小编还发现亚甲基蓝曾在一战时期用于治疗细菌性疟疾

并且是第一种用于医疗的完全合成药物

那么为什么现在人们不用它作为

治疗疟疾的主要药物呢

一方面得益于青蒿素等特效药物的研发

另一方面

小编猜测或许是因为服用亚甲基蓝小便会变蓝

让人难以接受吧。。。

文献分享

01

刘露露、任玉灵

作者利用3,5-二氨基苯甲酸单体合成了32-末端氨基树枝状大分子,大分子之间重氮化-偶联反应在聚砜基膜上形成了树枝状聚合物多孔层,进一步界面聚合形成致密的聚酰胺分离层,得到了非对称双层结构(nm)的聚酰胺纳滤膜。树枝状多孔层具有纳米级空腔可以获得均匀中空纳米条纹的致密分离层,膜的不对称结构可以实现高效的分子/离子传输。(NatCommun.,,DOI:10./s---3)

02

李世谦

作者将预合成的UIO型微孔MOF进行臭氧降解,使其具有足够大的介孔来吸附和负载过氧化氢酶,构建了酶促多孔MOF马达(MOFtors)。在H2O2燃料存在的情况下,通过酶促产生氧泡,MOFtors表现出喷气式推进。此外,由于MOFtors存在分级孔隙体系,保留了足够的自由空间来吸附更多的目标物种,通过测试MOFtors在自推进过程能够捕获水中的罗丹明B,证实了自推进对MOFtors吸附性能的积极影响。(J.Am.Chem.Soc.,,DOI:10./jacs.0c)

03

曹伟蕾

作者发现了一种能够产生果糖基转移酶的新型真菌黑曲霉(Aspergillusnigersp.XOBP48),并在该菌中分离得到了分子量为70kDa的胞外果糖基转移酶。经过(NH4)2SO4分馏、透析和阴离子交换层析三步,酶的纯度提高了4.66倍,总收率为15.53%,比活性为.17U/mg。同时发现,该酶对底物具有高亲和力、高pH稳定性和热稳定性,有利于工业化生产。(3Biotech,,DOI:10./s---w)

04

张宇、望克英

作者通过快速电流驱动法(FCDS)在多孔聚丙烯(PP)衬底上合成了ZIF-8膜。该方法抑制了ZIF-8有机链段的移动,使ZIF-8具有固定大小的孔径;另外由于PP与ZIF-8具有相似的杨氏模量,因此ZIF-8膜的柔韧性得到提升,进而使该膜在曲率为92m-1的情况下也能保持其原有的分离性能,最终该膜对C3H6/C3H8选择系数达到了±13。(J.Am.Chem.Soc.,,DOI:10./jacs.0c)

05

夏宏志

本文作者通过蓝二极管激光瞬态加热,光热诱导聚多巴胺(PDA)膜部分石墨化。将PDA构建基团之间的非共价分子键转换为共价键,引起分子重排,最终导致结晶度增加。促进了分子结构的机械互锁,提高了耐磨性,同时保留聚多巴胺固有的邻苯二酚官能团的功能性。(Nat.Commun.,,DOI:10./s---8)

06

赵珍珍

作者用PSF膜为底膜,以1,3-丙磺酸和聚乙烯亚胺(PEI)为原料,采用一锅法合成了一种新型的磺化聚乙烯亚胺(SPEI)纳滤膜。由于SPEI磺酸基团对界面聚合有抑制作用,因此所制备的纳滤膜表面层结构疏松、表面带负电荷、亲水性更强,且该膜可以有效地分离染料废水中的染料和一价盐。这些特性使纳滤膜在处理纺织废水中的染料/盐分离方面具有巨大的潜力,为有效制备高性能的疏松纳滤膜提供了思路。(Chem.Eng.J.,,DOI:10./j.cej..199)

07

董喆

针对左旋多巴聚集体无法形成涂层这一缺陷,本文作者通过左旋多巴+聚乙烯亚胺共沉积的方法,成功得到了一种厚度可调控的涂层,同时对左旋多巴和聚乙烯亚胺间的反应机理进行了详细阐释。(ACSAppl.Mater.Interfaces,,DOI:10./acsami.0c)

08

张晋瑄

该研究制备了FeOCl修饰的多孔碳纳米管(CNT)过滤器,通过流通式电芬顿反应来降解抗生素四环素。该过滤器利用阴极产生的H2O2来引发FeOCl进行芬顿反应,从而促进了系统内HO?的生成,并利用自由基淬灭实验和密度泛函理论计算,阐明了该系统的催化机制。此外,与常规间歇式反应器相比,这种流通模式增强了传质,提高了四环素降解效率。(Appl.Catal.B.,,DOI:10./j.apcatb..)

09

张慧如

作者通过磁控共溅射方法分别对陶瓷膜的两面喷涂了Pd和Pt,制备出的双面电催化膜过滤硫酸钠溶液,在外加电场的作用下能够高选择性的合成单线态氧,利用空间限域效应和提高膜内传质作用以增强电催化效率,实现对污染物的高效去除。(Nat.Commun.,,DOI:10./s---w)

10

宋思青

作者采用二碳酸二叔丁酯(Boc)对聚乙烯亚胺(PEI)进行封装形成纳米胶囊,再与聚酰亚胺溶液共混。随后浸入含有盐酸的凝固浴中进行相转化并释放PEI与聚合物链原位反应。在此过程中通过改变该纳米胶囊的添加量和盐酸浓度来控制脱保护过程中产生CO2的数量和速度,并通过改变PEI分子量调控膜表面电荷,从而同步实现了纳滤膜纳米结构和荷电性的调控,为未来高性能纳滤膜的制备提供了思路。(NanoLett.,,DOI:10./acs.nanolett.0c)(又读了一次)

11

陆健

作者合成了基于(4,4-六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐(6FDA)的聚酰亚胺膜并对其结构进行工程化,以调节其CO2/CH4和H2S/CH4的分离性能和增塑性能。在三元混合含硫气体进料下,通过调节化学结构来控制此类聚酰亚胺膜的聚合物链堆积和增塑趋势,结果发现与常规聚合物相比,其具有更好的同时去除H2S和CO2的效率。(Angew.Chem.Int.Ed.,,DOI:10./anie.03910)

12

徐宾

作者以乳酸和N-甲基硫脲为氢键供体,四种不同的季铵盐(氯化胆碱、丙烯基三甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵)为氢键受体,设计了两种新型的深共晶溶剂(DES)。并分析和探究了其对四种不同木质素的溶解性,发现DES中的官能团对木质素的溶解能力有显著影响,其溶解能力与溶剂体系中(α-β)(α、β为Kamlet-Taft经验参数)值呈现正相关。(Greenchem.,,DOI:10./c9gcb)

13

刘露轲

本研究通过控制单宁酸刻蚀时间精确调控介孔的尺寸范围,构建了分级多孔MOFs,并将其作为多酶固定化通用平台,极大地提高了生物催化效率。介孔/大孔的出现为酶的重新定向提供充足的空间,同时降低了扩散阻力,加速底物或中间产物传递。此外,该分级多孔MOFs提高了酶在极端条件下的耐受性并表现出优异的循环利用性。(Angew.Chem.Int.Ed.,,DOI:10./anie.14002)

14

杨玉玲

作者探究了生物炭和活性炭对克鲁维氏梭菌产己酸的影响机制。生物炭能缩短菌株滞后期,提高己酸的生产率至0.50g?L?1?h?1。高剂量的活性炭对己酸的吸附能延缓pH的下降,减少了己酸对菌株的毒性,延长了菌株的生产时间,提高己酸的产量(14.15g/L)。

(Bioresour.Technol.,,DOI:10./j.biortech..)

15

曹阳

作者采用化学气相沉积法,在硅片上实现了高密度的碳纳米管阵列的垂直构建。气体渗透性测试表明生成的碳纳米管具有很高的内部贯穿度,进而使气液传输的增强因子比先前文献高出了2-3个数量级,并且对染料分子和中性溶质展现出了优异的截留效果。此外,碳纳米管阵列极低的缺陷密度还有助于进一步实现其规模化制备。(Adv.Sci.,,DOI:10./advs.01670)

16

竹源

为了提高水中极性有机小分子如苯酚等物质的去除率,作者用低共熔溶剂(DES)包裹二氧化硅纳米粒子并嵌入聚酰亚胺(PI)基质,制备了一种新型复合亲水性超滤膜(DES

SiO2

PI)。苯酚的羟基能与DES的羟基、二氧化硅表面的硅醇(Si-OH)和硅氧烷(Si-O-Si)基团形成氢键,并吸附在膜面。与PI膜和SiO2改性的PI膜相比,DES二氧化硅改性的PI膜(DES

SiO2

PI)在30mg/L的苯酚水溶液中具有最大水通量(Lm-2h-1)和去除率(96%)。(Chem.Eng.J.,,DOI:10./j.cej..)

17

陈曼宜

作者将不同形状、尺寸的空心SiO2结合到聚酰胺纳滤膜中,探究不同形状、尺寸的纳米颗粒对薄层复合纳滤(TFCNF)膜性能的影响。研究表明,尺寸越大的SiO2颗粒在膜上聚集程度越大,在膜上附着越少,且尺寸大于聚酰胺层厚度时会影响水分子运输,其中尺寸最小的中空球状SiO2纳米颗粒所制备的TFCNF膜具有最优的膜性能。(J.Membr.Sci.,,DOI:10./j.memsci..)

18

黄嘉臣

作者使用共轭聚电解质(CPEs)在PVDF基膜表面形成了分离层,制备了可调节亲疏水性的光催化膜(PM)。在可见光照下,CPEs产生的超氧自由基等活性氧组分,可以降解染料和微生物。此外,通过离子交换调节聚电解质侧链基团性质,可以显著提升膜通量和灭菌性能。在多轮重复污染实验中,PM可以维持97%的通量恢复率。(Appl.Catal.,B,,DOI:10./j.apcatb..)

#参考文献

InternationalJournalofAdvancesinScienceEngineeringandTechnology,Volume-5,Issue-2,Aprl..



转载请注明地址:http://www.haizaoa.com/lhgxz/8223.html