课题基金 / 基金详情

基于特勒格碱基聚磺酰胺耐酸纳滤膜的构筑及其分离机理与应用

批准号:
22075246
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
刘立芬
依托单位:
学科分类:
有机功能材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘立芬

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
酸性废水是我国生态环境的重点污染源,采用纳滤技术对酸性废水进行高效资源化处理契合国家水污染防治的重大战略需求,但面临普通聚(哌嗪-酰胺)商品纳滤膜耐酸性差、聚醚砜类耐酸商品纳滤膜分离渗透性低的技术瓶颈。本项目旨在构筑一种基于特勒格碱基的聚磺酰胺复合纳滤膜,使膜兼具耐酸、高渗透、高截留和高选择性的优良性能,以突破纳滤技术处理酸性废水的技术瓶颈。设计、合成几种基于特勒格碱基的二胺和四酚水相单体;匹配水油两相制膜单体结构,优化界面聚合工艺,探索单体分子结构和性质如分子大小、空间形状、反应性基团等对纳滤膜结构和性能的影响规律,建立相应的膜构效调变机制;采用分子模拟方法深入揭示特勒格碱基对纳滤膜选择渗透行为的作用机理,探明纳滤膜资源化处理酸洗废水的控制因素,指导高性能耐酸纳滤膜的可控制备。本项目有望为我国耐酸纳滤膜的创新发展提供新思路并创新新材料,为实现纳滤技术对酸性废水的高效资源化处理揭示新规律。
英文摘要
Acidic wastewater is a key source of pollution in Chinese ecological environment. The use of nanofiltration (NF) technology to efficiently treat acidic wastewater meets the major strategic needs of national water pollution prevention and control. However, it faces the technical bottleneck of both poor acid resistance of conventional commercialized poly (piperazine-amide) NF membrane and poor permeability and/or retention of commercialized acid stable polyethersulfone NF membrane. This project aims to develop a new high performance polysulfonamide NF composite membrane based on Tröger’s base to make its performances improved synchronously including favorable acid stability, high flux, high salt rejection and ideal separation selectivity, which is expected to reach breakthrough in the technical bottleneck of acidic wastewater treatment via NF technology. The diamine and tetraphenol monomers based on Tröger’s base will be designed and synthesized. The structure and nature of monomers in aqueous and organic phases and the interfacial polymerization process will be controlled and adjusted to explore their influences on the NF membrane structure and separation performance, and based on which the regulating mechanism of membrane structure-function relationship can be obtained. Furthermore, the molecular simulation will be used to reveal the possible mechanism of promoted transmission action with particular selectivity and permeability derived from the incorporation of Tröger Base in NF membrane, and the key controlling factor of acidic wastewater treatment via NF membrane will also be investigated. In summary, this present work will demonstrate a novel acid stable NF membrane incorporated with Tröger base, which will give a new light on the fabrication of high-performance NF membrane material and reveal a new raw of efficiently resourceful treatment of acidic wastewater through NF technology.
酸性废水是我国生态环境的重点污染源,采用纳滤技术对酸性废水进行高效资源化处理契合国家水污染防治的重大战略需求,但面临普通聚(哌嗪-酰胺)商品纳滤膜耐酸性差、聚醚砜类耐酸商品纳滤膜分离渗透性低的技术瓶颈,于是本项目开展了基于“关键功能单体结构——制膜方法与工艺——纳滤膜结构与性能”的全方位协同设计与调控研究。(1)设计、合成了四种不同分子大小和末端功能基团的含特勒格碱基(TB)的水相功能单体,包括:4,4’-二甲基-特勒格碱苯二胺 (TBDA)、特勒格碱苯二胺(PDA-TB)、特勒格碱联苯二胺(BPDA-TB)和特勒格碱苯四酚(THB-TB)分子,并优化了合成工艺。(2)根据四种特勒格碱基单体的特性,设计、建立了一种新的纳滤膜制备方法—— “非溶剂诱导+界面聚合”耦合法,并优化了相应的制膜工艺。(3)制备了系列新型基于特勒格碱基的耐酸纳滤膜,包括:基于部分TBDA构筑的高通量聚酰胺耐酸纳滤膜、基于全TBDA构筑的聚酰胺及聚(酰胺-磺酰胺)耐酸纳滤膜、基于全PDA-TB构筑的聚酰胺及聚(酰胺-磺酰胺)高选择性耐酸纳滤膜、基于部分THB-TB构筑的高通量聚(酯-酰胺)及聚(磺酸酯-磺酰胺)耐酸纳滤膜、基于全BPDA-TB构筑的聚酰胺耐酸纳滤膜,它们在强酸性条件下对染料和重金属都具有高的回收率;考察了特勒格碱基与纳滤膜微结构和性能之间的构效关系,建立了基于“特勒格碱基水相单体-制膜工艺-纳滤膜结构与性能”的多级协同调控机制。(4)通过分子动力学模拟探明了特勒格碱基提升纳滤膜水渗透性的内在机理,为基于特勒格碱基结构的高性能纳滤复合膜的创新制备提供了理论参考依据。尤其,由PDA-TB单体制备的特勒格碱基聚酰胺纳滤膜其耐酸性、选择性与抗污染能力优异,已成功申请相应的中国和美国发明专利,并有望实现成果转化与产业化。本项目可为我国耐酸纳滤膜的创新发展提供新思路并创新新材料,由此突破纳滤技术在酸性废水处理领域的应用瓶颈。
浙江省重点行业减污降碳清洁生产技术研发与应用-新型膜法深度净化回用化纤印染废水清洁生产关键技术开发与智慧化应用示范
  • 批准号:
    2025C02241
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    刘立芬
  • 依托单位:
含特勒格碱基有机溶剂纳滤膜的构筑及其长效选择性分离机制
  • 批准号:
    22378356
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    刘立芬
  • 依托单位:
基于集成膜技术的不锈钢酸洗废水资源化零排放处理工艺研究
  • 批准号:
    LHZ22E080004
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    刘立芬
  • 依托单位:
基于树形大分子的高性能反渗透混合基质膜研究
  • 批准号:
    21776253
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    刘立芬
  • 依托单位:
国内基金
海外基金