聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征
聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征谷金钰1，李昊2，许文盛2，张平仓2 (1.水利部科技推广中心，北京100038；2.长江科学院水土保持研究所，湖北武汉430010) 摘要：饮用水短缺和水污染问题严重影响着人类和社会的发展。反渗透技术提供了一种高效经济的方法来生产纯水和处理废水，以缓解这个问题。但是，反渗透膜的污染尤其是生物污染严重制约着其高效应用。膜表面改性技术是提升膜抗污染性能的最常用手段，通过多巴胺盐酸盐(DA)在聚酰胺反渗透膜表面自聚，生成超薄聚多巴胺涂层(PDA)，进一步利用PDA涂层上的活性基团将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到反渗透膜表面，得到稳定持久的PDA-PEI改性反渗透膜。通过对改性膜的XPS测试，亲水性和抗菌性试验，得到以下结论：PDA成功涂层于反渗透膜表面，且PEI成功接枝于PDA涂层表面；PDA-PEI改性增大了膜表面的亲水性，提升了反渗透膜抗污染的能力，使其具有了一定的抗菌能力。关键词：反渗透膜；净水技术；表面改性；抗污染性；抗菌性1 研究背景随着全球人口的快速增长和水污染的
加剧，淡水资源短缺问题严重影响了人类健康、工业生产和农业灌溉等[1-2]。我国水资源短缺已成为制约社会经济发展
的一个重要因素[3-5]。而自反渗透技术诞生以来，已经取得了蓬勃发展，在海水淡化、苦咸水脱盐、纯水/超纯水生产等方面显示出巨大优势，广泛应用于生物、医药、食品、化工等行业[6-7]。但其在广泛应用的同时，也受到膜污染问题的困扰，反渗透膜的污染，尤其是生物污染，会造成反渗透膜通量和截留率下降，严重影响着反渗透膜的使用[8-10]。为了解决这个问题，研究者们做了大量工作，其中对现有反渗透膜进行表面改性是目前研究的热点[11-13]。通过表面改性可改变膜表面性质进而提升其抗污染性能，但现有改性技术大多只提升其抗有机污染的能力，而对其抗生物污染能力的影响效果不明显。本研究以陶氏化学生产的XLE超低压反渗透膜为原始膜，通过多巴胺在其表面的自聚，进一步接枝聚乙烯亚胺，以期同时提升其抗有机污染与生物污染的性能。
2 试验材料与试验方法2.1 试验材料反渗透膜选用陶氏化学(DOW)生产的XLE超低压反渗透膜。改性剂多巴胺盐酸盐(DA，生物级)与聚乙烯亚胺(PEI，纯度>99%)购自阿拉丁化学试剂有限公司。其他试剂次氯酸钠(分析纯)、氯化钠(分析纯)、异丙醇(分析纯)、三羟甲基氨基甲烷(超级纯)、盐酸(分析纯)、十二烷基三甲基溴化胺(分析纯)均购自国药集团化学试剂有限公司。2.2 PDA-PEI改性膜的制备本试验通过多巴胺在商业反渗透膜表面的自聚在反渗透膜表面形成超薄
聚多巴胺涂层(PDA)，再利用PDA涂层上的活性基团与PEI
反应制得PDA-PEI改性反渗透膜。具体过程如下：① 将预处理好的反渗透膜夹于自制的反应装置中，让反渗透膜超薄分离层向上以避免改性剂与底膜反应，倒入少许去离子水，避免膜表面干燥。② 将0.1 g DA溶解于50 mL,pH为8.8的Tris-HCl缓冲溶液中，配置浓度为2 000 mg/L的DA改性溶液。③ 将改性装置中水倒掉，并用无尘纸将膜片表面多余水分去除。迅速倒入配置好的DA改性溶液，在25℃条件下反应2 h后，将反应后的DA改性溶液倒出，用去离子水反复冲洗膜表面，去除结合不牢固的PDA分子，得到具有PDA涂层的改性膜。④ 向改性装置中倒入50 mL含0.1 g PEI的改性水溶液，在37℃条件下反应30 min后，将反应后的PEI溶液倒出，用去离子水反复冲洗膜表面，去除结合不紧密的PEI分子，得到PDA-PEI改性反渗透膜。最后，将制备好的PDA-PEI改性膜放入4℃的去离子水中保存，以备测试和表征。反渗透膜性能测试装置如图1所示。图1 错流RO膜过滤装置流程2.3 PDA-PEI改性膜的抗污染性能测试本次试验通过观察常用的模拟污染试剂十二烷基三甲基溴化胺(DTAB)对反渗透膜的污染情况来研究改性对反渗透膜抗污染能力的影响。具体过程如下：① 用1 000 mg/L 的NaCl溶液测试未污染膜的初始通量；② 关闭高压泵，向料液槽中加入一定数量的模拟污染试剂，配置浓度为20
mg/L DTAB的模拟污染溶液；③ 搅拌一定时间，待模拟污
染试剂完全溶解后，打开高压泵，开始测试，记录反渗透膜通量随时间的变化情况；④ 模拟污染3 h后，关闭高压泵，把模拟污染溶液换成去离子水，打开高压泵，在常压下冲洗2 h。最后，用1 000 mg/L的NaCl溶液测试反渗透膜通量恢复情况。2.4 反渗透膜的抗菌性能探究试验选用大肠杆菌DSM 4230 (DSMZ Braunschweig, Germany)作为模型微生物来研究改性膜抗菌性能。大肠杆菌属于革兰氏阴性短杆菌，大小为0.5～1.5 μm，是水体中最常见的一种微生物，常用于各种材料的抗菌性能测定。实验前，将大肠杆菌菌种放入LB培养液中培养以得到大肠杆菌悬菌液，细菌浓度根据其在600 nm处的吸光度确定。试验时，根据本次试验的设计原理跟实际应用过程中的加氯杀菌过程，将未改性与改性后的膜片在100 mg/L的中性NaClO溶液中浸泡0.5 h，而后剪成约0.5 mm2的碎片备用。在超净台中将10 mL灭菌过的LB培养液倒入50 mL离心管中，用移液枪向其中加入1 mL浓度为2×106 cfu/mL的大肠杆菌悬浊液。称取0.2 g 膜碎片加入菌液中，将菌液放入恒温水浴振荡箱中计时培养(温度36.5℃，转速130 r/min，30 min～4 h)。分时取出0.1 mL菌液中于1 mL离心管中，采用倍数递增法将其稀释100倍(将0.1 mL菌液加入1 mL 生理盐水中，得到稀释10倍的菌液，重复上述操作2次)。取0.5 mL稀释后的菌液加入LB固体培养基中，缓慢转动培养皿，使菌液与培养基均匀
混合。最后待培养基凝固后，将培养皿放于恒温水浴培养箱中培育24 h，观察菌落的生长情况。将不加膜片的菌液采取相同步骤培育24 h，作为对比试验，按式(1)计算抑菌率，每组试验做3次，取平均值。(1) 式中,N0为对比组单位面积菌落数；N1为试验组单位面积菌落数。3 试验结果与讨论3.1 PDA-PEI改性膜的表面元素含量分析为了表征改性接枝的成功,我们采用XPS对原始膜与改性膜进行了表征。XPS能探测反渗透膜表面1～10 nm区域内原子相对含量，H原子由于原子核外只有一层电子，所以不能被XPS检测，检测结果显示在表1中。由表1可知，经DA改性后，与原始膜相比PDA改性膜表面C原子与N原子相对含量上升，O原子相对含量下降，O/C比与O/N分别从0.25与1.338上升到0.254与1.553。由于DA与原始膜相比，具有更高的C原子(72.8%比69.56%)与O原子(18.2%比17.42%)相对百分含量，与更低的N原子(9%比13.02%)相对百分含量。这种变化表明，DA已成功涂层于反渗透膜表面。同理，经过PEI涂层后PDA-PEI改性膜表面的C原子与O原子含量比PDA改性反渗透膜表面小，而N原子含量比PDA改性反渗透膜表面大，证明PEI成功接枝于PDA涂层表面。表1 改性剂、原始膜和改性膜化学组成样品XPS测试结果/%相对含量CONO/CN/CO/N原始膜
69.5617.4213.020.2500.1871.338多巴胺
(DA)72.8018.209.000.2500.1252.000PDA改性膜
70.5017.9411.550.2540.1641.553聚乙烯亚胺
(PEI)66.60-33.3000.5000PDA-PEI改性膜
67.7114.9317.370.2200.2570.860 3.2 PDA-PEI改性膜的
亲水性分析反渗透膜表面亲水性对反渗透膜通量以及抗污
染能力有巨大影响。因此，分析改性前后反渗透膜表面亲水性的变化具有重要意义。本次试验用超纯水在反渗透膜表面的接触角来衡量反渗透膜表面亲水性，其结果如图2所示。由接触角照片可知，PDA涂层改性和接下来的PEI接枝改性都能增加水在反渗透膜表面的铺展程度，减小反渗透膜接触角。经过PDA涂层改性后，水在反渗透膜表面接触角从65.7°±5.8°下降到56.1°±4.2°，下降了13.84%。经PEI接枝改性后，反渗透膜表面水接触角进一步下降到49.2°±3.4°，为原始膜的74.88%。这些接触角的下降，是我们通过改性
向反渗透膜表面引入亲水性基团(多巴胺与氨基等)预期得到
的结果，表明通过改性反渗透膜表面的亲水性得到大幅提升。图2 接触角测试结果3.3 PDA-PEI改性膜抗污染性能分析PDA-PEI改性膜与原始膜模拟污染结果如图3所示。为了使对比更简洁，以反渗透膜的初始通量为基准对反渗透膜通量进行了归一化。由图3可知，反渗透膜通量在加入模拟污
染物后有较大衰减，因为模拟污染物的添加增加了渗透压，造成推动力下降。在污染过程中，随着污染的进行，反渗透
膜通量持续下降，因为污染物在反渗透膜表面的吸附增加了反渗透膜的传质阻力。对比整个污染过程，PDA-PEI改性膜与原始膜通量在污染初期都迅速下降，而后趋于稳定。但在整个污染过程中PDA-PEI改性膜通量下降量更少，其在污染终止时通量衰减到初始通量的56.9%，而原始膜通量仅为初始通量45.1%；经过清洗试验后PDA-PEI改性膜通量恢复到初始通量的69.5%，而原始膜通量仅恢复到初始通量的57.3%。根据之前的研究结果与前面的表征可知，PDA-PEI 改性后反渗透膜抗DATB污染能力的提升来源于：① 改性增加了反渗透膜表面亲水性，延缓了DTAB在反渗透膜表面的吸附。② 试验条件下DTAB带正电，而反渗透膜表面带负电，它们之间的静电引力有利于吸附，而改性减少了原始膜表面电负性，减小了它们之间的静电引力，减少了它们之间的吸附。③ 接枝的PEI长链分子在水溶液环境下，增加了DTAB分子与膜面间的空间位阻，减少了它们之间的吸附。图3 PDA-PEI改性膜与原始膜模拟污染试验3.4 PDA-PEI 改性膜抗菌性能分析图4给出菌液与原始膜和PDA-PEI改性膜接触4 h后，在固体培养基中培养24 h得到的菌落生长情况。由图4可知，与改性膜接触后，固体培养基中生长出的菌落数远远小于原始膜，表明改性大大提升了反渗透膜抗菌抑菌性能。因为PEI中含有大量氨基，接枝改性后氨基能与次氯酸钠反应产生大量卤氨(N-Cl)，卤氨具有一定的杀菌
作用，在与细菌接触后影响了其生长繁殖，且卤氨杀菌后又能恢复成氨基，这就赋予了改性膜持续可逆的抗菌性能[14-15]。图4 原始膜和PDA-PEI改性膜与培养液
接触4 h后大肠杆菌菌落为了进一步研究改性对膜抗菌抑菌性能的影响，采用平板计数法，通过观察生成的菌落数对PDA-PEI改性膜抗菌抑菌性能进行定量研究，结果如图5所示。由图5可知，由于测试过程中改变了细菌原有生长环境，与原始膜接触后细菌有少量死亡，在接触4 h后死亡率达到19.7%±4.8%。对于PDA-PEI改性膜，细菌在与其接触初期迅速死亡，在接触30 min时死亡率就达到20.5%±8.9%，且随着接触时间的延长死亡率不断增加，并于接触4 h后达到62.2%±5.2%，展示出远优于原始膜的抗菌能力。图5 原始膜与PDA-PEI改性膜杀菌率4 结论本文以商业XLE 反渗透膜为原始膜，通过DA在其表面的自聚，进一步接枝PEI，通过测试与表征得出以下结论。(1) PDA成功涂层于反渗透膜表面，且PEI成功接枝于PDA涂层表面。经PDA 涂层后，膜表面C，O原子含量上升，N原子含量下降，证明了DA涂层的成功。同理，PEI接枝后膜表面C,O原子含量下降，N原子含量上升，证明了PEI接枝的成功。(2) PDA-PEI改性增大了膜表面的亲水性。PDA涂层改性和PEI 接枝改性都增加了水在反渗透膜表面的铺展程度，减小了水在反渗透膜表面的接触角。(3) PDA-PEI改性提升了反渗透
膜抗污染的能力。改性有效地减少了模拟污染物DTAB在膜表面的吸附，降低了污染过程中膜通量的衰减速率。(4) PDA-PEI改性赋予膜一定的抗菌能力。改性明显抑制了大肠杆菌在膜表面的生长，赋予膜良好的抗菌性能。参考文献：[1] 李生荣.我国水资源的现状与对策——水资源短缺制约着我国经济社会的发展[J].延安职业技术学院学
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2001,81(3):617-624. (编辑：刘媛) Fabrication and characterization of a reverse osmosis membrane modified by polydopamine-polyethylenimine GU Jinyu1, LI Hao2, XU Wensheng2, ZHANG Pingcang2 (1.Science and Technology Promotion Centre, Ministry of Water
Resources, Beijing 100038, China; 2.Division of Soil and Water Conservation, Changjiang River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China) Abstract: Shortage of clean drinking water and water pollution are two of the biggest challenges to human and social development. Reverse osmosis technology can provide an high-efficient and economical way to produce pure water and treat wastewater and mitigate water resources problem. However, this promising water treatment technology is often hampered by the bio-fouling of membrane. And membrane surface modification techniques are the most common method to promote anti-fouling performance of membrane. In this study, through the auto-agglutination of self-polymerization of dopamine (DA) on the membrane surface, a super-thin PDA film can be formed and the PDA film can provide a large number of active groups for the subsequent PEI grafting. With the successful grafting, we can get stable and durable PDA-PEI modified reverse osmosis membrane. The successful modification including the formation of PDA and its surface-grafting of PEI are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The test shows that modification enhanced the surface
hydrophilicity. Furthermore, the simulated fouling and antibiosis experiments were done. The results showed that the modification enhanced the membrane anti-fouling and antibacterial properties. Key words: reverse osmosis membrane; water purification technology; surface modification; anti-fouling; antibacterial 收稿日期：
2016-11-01 基金项目：水利部“948”计划项目“无人机载微型高光谱成像仪”(201507) 作者简介：谷金钰，男，工程师，硕士,主要研究方向为水利科研管理。E-mail：
gujinyu@https://www.doczj.com/doc/2f841118.html, 通讯作者：李昊，男，工程师，博士,主要研究方向为高分子材料。E-mail：
lihaoyan2011@https://www.doczj.com/doc/2f841118.html, 文章编号：
1001-4179(2017)16-0031-04 中图法分类号：X52 文献标志码：A DOI：10.16232/https://www.doczj.com/doc/2f841118.html,ki.1001-4179.2017.16.007
声明: 本文提及的技术方案均属于海德能公司的专利围。除非来自海德能公司的书面保证，海德能公司对于本文提供的信息及本文提供的产品和系统性能没有义务提供担保。 第七章反渗透膜的安装及运行 7.1 膜元件的安装与拆卸 安装膜元件时应遵循以下注意事项。如不严格遵守这些事项，可能会对膜元件造成不同程度的损伤，并导致膜元件性能下降。因此在安装膜元件前务必确认以下注意事项，并严防禁止事项。 表-１膜元件安装注意事项 注：系统运行启动后、由于产水及浓缩水中含有亚硫酸氢钠，在生产饮料、食品及医药用水时，请务必确认产水已经符合使用标准后再使用。 1 膜元件的安装 (1) 通常膜元件放置在1%浓度的亚硫酸氢钠溶液中保存，运行前首先应用纯水（合格的预处理产水或反渗透产水）充分冲洗。 (2) 如图-1所示，膜元件进水侧有一个浓水密封圈，注意密封圈的安装方向是口向进水侧开。浓水密封圈的功能是密封膜元件与膜壳之间的间隙，保证进水全部经过膜元件的通道流动。进水侧的压力会使浓水密封圈的开口向膜壳壁紧压密封。若密封圈的安装方向相反，则密封圈不能密闭，造成一部分进水在膜元件外侧流动，致使膜表面流速降低，导致膜表面的浓差极化现象不能被抑制，从而缩短膜的使用寿命。
(3) 8英寸膜元件的连接件和适配器外表面环形凹槽分别安装了橡胶O型圈；4英寸膜元件的连接件和适配器表面环形凹槽分别安装了橡胶O型圈。首先确认O型圈安装在适配器和连接件指定位置上，安装时需注意O型圈及连接件表面没有划伤或附着物，并注意不要将O型圈扭曲安装。若连接件发生泄漏，进水就会混入产水中，会导致产水水质下降。安装在集水管上时，O型圈和集水管的表面用纯水、蒸馏水或亲水性甘油润滑以便于安装。 (4) 卸下膜壳两侧端板安装膜元件。将适配器安装在第一支膜元件浓水侧的集水管上。然后将膜元件从膜壳进水侧向膜壳的浓水侧缓缓推入膜壳。 (5) 如图-2所示，数支膜元件连续安装时，前一支膜元件完全进入膜壳之前，就要准备下一支膜元件与连接件连接。同时要注意不要让膜元件与膜壳边缘接触，以防产生擦伤，尽量平行推进。
反渗透膜的制备技术发展 反渗透是利用反渗透膜只透过溶剂而截留离子或小分子物质的选择透过性，以膜两侧的静压差为推动力，实现对混合物分离的膜过程。 在一定温度下，用一个只能使溶剂透过而不能使溶质透过的半透膜把稀溶液与浓溶液隔开，由于浓溶液中水的化学势小于稀溶液中水的化学势，水就会自发地通过半透膜从稀溶液进入到浓溶液中，使浓溶液液面上升，直到浓溶液液面升到一定高度后达到平衡状态。这种现象称为渗透(osmosis)或正渗透。如图1所示，半透膜两侧液面高度差所产生的压差称为浓溶液和稀溶液的渗透压差Δπ,如果稀溶液的浓度为零，渗透压差即为（浓）溶液的渗透压π；如果在浓溶液上方施加压力ΔP，如果ΔP大于Δπ，则浓溶液中的水便会透过半透膜向稀溶液方向流动，这一与渗透相反的过程称为反渗透(reverse osmosis,RO)[1]。 由于反渗透膜的截留尺寸为0.1-1nm左右，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率达97～98%），系统具有水质好、能耗低、无污染、工艺简单、操作方便等优点，其已广泛应用在苦咸水脱盐、海水淡化、废水处理、纯水制备、食品和医药等方面，被称为“2l世纪的水净化技术”。[2] 1．1 反渗透复合膜发展概括 人类发现渗透现象至今已有260多年历史。1748年，法国的Abble Nollet
发现水能自发地扩散进入装有酒精溶液的猪膀胱内，并首创osmosis一词用来描述水通过半透膜的现象，成为第一例有记载的描述膜分离的试验。在接下来的100多年里，渗透作用引起了科学家们极大的兴趣。最初实验用膜都是动物或植物膜，直到1864年，Traube才成功研制了人类历史上第一张人造膜—亚铁氰化铜膜。该膜对稀电解质溶液表现出显著的选择通过性，尤其渗透压现象引起了极大的关注。Preffer用这种膜以蔗糖和其他溶液进行实验，把渗透压和温度及溶液浓度联系起来，给出了计算渗透压的关联式。1887年Van't Hoot依据Preffer的结论。 Sollner进行了反渗透的初步研究，当时人们称之为“反常渗透”。1949年，美国加利福尼亚州立大学洛杉矶分校(UCLA)的Gerald Hassler教授开始了“将海水作为饮用水的水源’’的研究，描述了“阻挡盐分渗透的膜”和“选择性渗透膜层"，最早提出了膜法脱盐的概念。尽管Hassler教授的研究未取得理想的结果，但这为后来的反渗透研究工作奠定了基础。1953年，美国的C．E Reid教授首先发现醋酸纤维素类具有良好的半透性；同年，反渗透在Reid教授的建议下被列入美国国家计划。1960年UCLA的Samuel Yuster，Sidney Loeb和Srinivasa Sourirajan等在对膜材料进行了大量的筛选工作后，以醋酸纤维素(E-398-3，乙酰含量39．8％)为原料，采用高氯酸镁水溶液为添加剂，经反复研究和试验，终于首次制成了世界上具有历史意义的高脱盐(98．6％)、高通量(10.1MPa下水透过速度为O．3×10-3cm3／s，合259L／d*m2)的不对称反渗透膜。该膜由一层很薄的致密层(厚度约15～25nm)和一个多孔支撑层(>100um)组成。不对称膜的制备成功成为膜发展史上的第一个里程碑，极大地促进了反渗透膜技术的发
聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征 聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征谷金钰1，李昊2，许文盛2，张平仓2 (1.水利部科技推广中心，北京100038；2.长江科学院水土保持研究所，湖北武汉430010) 摘要：饮用水短缺和水污染问题严重影响着人类和社会的发展。反渗透技术提供了一种高效经济的方法来生产纯水和处理废水，以缓解这个问题。但是，反渗透膜的污染尤其是生物污染严重制约着其高效应用。膜表面改性技术是提升膜抗污染性能的最常用手段，通过多巴胺盐酸盐(DA)在聚酰胺反渗透膜表面自聚，生成超薄聚多巴胺涂层(PDA)，进一步利用PDA涂层上的活性基团将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到反渗透膜表面，得到稳定持久的PDA-PEI改性反渗透膜。通过对改性膜的XPS测试，亲水性和抗菌性试验，得到以下结论：PDA成功涂层于反渗透膜表面，且PEI成功接枝于PDA涂层表面；PDA-PEI改性增大了膜表面的亲水性，提升了反渗透膜抗污染的能力，使其具有了一定的抗菌能力。关键词：反渗透膜；净水技术；表面改性；抗污染性；抗菌性1 研究背景随着全球人口的快速增长和水污染的 加剧，淡水资源短缺问题严重影响了人类健康、工业生产和农业灌溉等[1-2]。我国水资源短缺已成为制约社会经济发展
的一个重要因素[3-5]。而自反渗透技术诞生以来，已经取得了蓬勃发展，在海水淡化、苦咸水脱盐、纯水/超纯水生产等方面显示出巨大优势，广泛应用于生物、医药、食品、化工等行业[6-7]。但其在广泛应用的同时，也受到膜污染问题的困扰，反渗透膜的污染，尤其是生物污染，会造成反渗透膜通量和截留率下降，严重影响着反渗透膜的使用[8-10]。为了解决这个问题，研究者们做了大量工作，其中对现有反渗透膜进行表面改性是目前研究的热点[11-13]。通过表面改性可改变膜表面性质进而提升其抗污染性能，但现有改性技术大多只提升其抗有机污染的能力，而对其抗生物污染能力的影响效果不明显。本研究以陶氏化学生产的XLE超低压反渗透膜为原始膜，通过多巴胺在其表面的自聚，进一步接枝聚乙烯亚胺，以期同时提升其抗有机污染与生物污染的性能。 2 试验材料与试验方法2.1 试验材料反渗透膜选用陶氏化学(DOW)生产的XLE超低压反渗透膜。改性剂多巴胺盐酸盐(DA，生物级)与聚乙烯亚胺(PEI，纯度>99%)购自阿拉丁化学试剂有限公司。其他试剂次氯酸钠(分析纯)、氯化钠(分析纯)、异丙醇(分析纯)、三羟甲基氨基甲烷(超级纯)、盐酸(分析纯)、十二烷基三甲基溴化胺(分析纯)均购自国药集团化学试剂有限公司。2.2 PDA-PEI改性膜的制备本试验通过多巴胺在商业反渗透膜表面的自聚在反渗透膜表面形成超薄 聚多巴胺涂层(PDA)，再利用PDA涂层上的活性基团与PEI
循环水处理反渗透膜安装技术安全措施 一、施工措施及要求 1、工作量： 1)反渗透装置压力元件端盖密封及出水管道拆除。 2) 2反渗透装置反渗透膜元件组装。 3）压力元件密封及管道安装恢复。 4）辅助管路安装，如取样管等 2、工作要求、质量标准： 安装反渗透膜元件前，必须将反渗透所有压力元件内部清理冲洗干净，每根压力单元、膜进行编号对应安装。严禁强力组装，安装完成所有压力元件密封完好、不泄露。 二、膜安装所需工具： 1、干净的布1—2Kg。 2、PVC（UPVC、ABS）管（规格50—60mm）5000㎜长。 3、丙三醇甘油2—3公升。 4、手电筒2把。 5、劳保帆布手套 4双。 6、橡胶（或塑胶手套） 2双。 7、老虎钳 1把。 8、尼龙绳（或麻绳） 20米。 9、工作桌（2000㎜×1000㎜） 2张。 10、盒子（300㎜×300㎜或更大） 4—8个。 11、橡皮锤 1把。 12、胶带 2卷。
13、管道钳（小规格） 2把。 14、活动扳手（12寸） 2把。 三、安装方法、技术措施： 1、用干净的水或自来水连续冲洗装置各玻璃钢压力元件外 部，注意对安装在本体上的阀箱采取保护措施，以免进水 污损。 2、对各压力单元、端板、淡水出水侧弯管进行编号，并粘贴 上标记牌。 3、拆卸下近水或淡水侧所有密封端盖和弯管。 4、在组装所有零件之前，检查零件表，确认所有的零件都有 正确的数量。记录用表格准备妥当。 5、小心的清除所有零件（含膜）上的灰尘、尘土和异物。 6、清理压力管壳的内部，进行目视检查，必要时用一个临时 制作的拖把来加以擦拭。在装入膜元件前先用清洁的水来 冲洗进水系统水管和RO压力管，这可以确定所有的异物都 已去除。 7、用干净的临时制作的拖布擦拭压力容器内部。 8、将膜元件运输至需要安装的部位，专人记录膜序列号将要 安装在装置中的位置。 9、安装时最好先用丙三醇甘油润滑连接杆。 10、当需要重新组合压力管壳时，注意不要将每个管壳的零件 与其他管壳的零件混淆。 11、组装各压力单元和一段、浓水、淡水取样门、软管等。 12、检查确认膜安装无遗漏，密封紧固适合，记录完好，各压 力管壳牢固地附在管架上。
RO是英文Reverse Osmosis membrane的缩写，中文意思是逆渗透。一般水的流动方式是由低浓度流向高浓度，水一旦加压之后，将由高浓度流向低浓度，亦即所谓逆渗透原理：由于RO反渗透膜的孔径是头发丝的一百万分之五（0.0001微米），一般肉眼无法看到，细菌、病毒是它的5000倍，因此，只有水分子及部分有益人体的矿物离子能够通过，其它杂质及重金属均由废水管排出。所有海水淡化的过程，以及太空人废水回收处理均采用此方法，因此RO膜又称体外的高科技“人工肾脏”。 RO反渗透膜 RO反渗透膜介绍--反渗透膜优点 RO反渗透膜用于反渗透法中制备纯水的半透膜。 RO反渗透膜一般用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直径一般在0.5～10nm之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关。有的高分子材料对盐的排斥性好，而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团，因而水的透过速度相对较快。因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率。 RO反渗透膜应具有以下特征：(1)在高流速下应具有高效脱盐率;(2)具有较高机械强度和使用寿命;(3)能在较低操作压力下发挥功能;(4)能
耐受化学或生化作用的影响;(5)受pH值、温度等因素影响较小;(6)制膜原料来源容易，加工简便，成本低廉。 反渗透膜的结构，有非对称膜和复合膜两类。当前使用的膜材料主要为三醋酸纤维素和芳香聚酰胺类。其组件有中空纤维式、卷式、板框式和管式。可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作，主要用于纯水制备和水处理行业中。 “反渗透法” 是目前海水淡化中最有效、最节能的技术。它的装置包括去除浑浊物质的前处理设备、高压泵、反渗透装置、后处理设备、浓缩水能量回收器等。反渗透装置是其关键，而它的核心则是RO反渗透膜。 RO反渗透膜原理 反渗透指的是沿与溶液自然渗透方向相反的方向进行的渗透，即溶剂从高浓度向低浓度溶液进行渗透。生物体内，膜是不同组织间的屏障。物质交换时，它只允许其中的某些通过，而排斥其他。这种对物质具有一定选择能力的膜叫做半透膜。假设有一张膜只允许淡水通过，把它放在淡水和盐水中间，在自然状态下，淡水会透过半透膜稀释盐水来减小浓度差，当高度相差一定程度时，渗透会自动停止(这个高度差产生的压强称为“渗透压”)。如果在盐水一边施加压强，使它大于渗透压，
基于多巴胺的聚偏氟乙烯膜表面亲水化改性及性能研究 近年来,膜分离技术由于其高分离效率和低能耗在污水处理领域得到了广泛应用。聚偏氟乙烯(PVDF)因具有优异的化学稳定性、耐候性及机械性能成为常用的超滤、微滤分离膜材料,在水处理领域展现出良好的应用前景。 然而,PVDF的疏水性导致其分离膜在水处理领域应用面临两个重要问题:一 方面,其疏水性会降低膜的水通量;另一方面,疏水的PVDF膜表面易被水中蛋白 和油污染,导致水通量的急剧下降,并降低膜的使用寿命。提高PVDF膜表面的亲水性是解决上述问题的有效途径。 本论文中,采用了三种基于多巴胺自聚合的表面改性策略来提高PVDF膜的 亲水性,系统考察了不同改性策略所形成涂层的结构组成、形成机理、润湿性及稳定性,进一步详细研究了表面改性对膜分离性能及抗污染性能的影响。利用弱碱性条件下多巴胺的自聚合在超滤膜表面形成聚多巴胺涂层,之后在酸性条件下进行氟钛酸铵的水解在聚多巴胺涂层表面形成亲水二氧化钛涂层。 通过表面全反射红外光谱以及元素分析确定了膜表面聚多巴胺涂层及二氧 化钛涂层的形成;通过扫描电子显微镜及原子力显微镜观察了涂层的微观形貌。研究表明,膜表面二氧化钛涂层可大幅度提高超滤膜的亲水性,并且通过调整氟 钛酸铵的水解时间,可实现对涂层亲水性的调控。 在优化条件下,改性超滤膜的水通量和对牛血清蛋白(BSA)的截留率分别达 到了227.9 L m-2 h-1 bar-1和92%。静态吸附试验及动态吸附试验结果表明改性超滤膜具有更低的蛋白吸附量,循环过滤实验结果表明改性膜的水通量回复率可以达到90%以上。 此外,PVDF膜表面的二氧化钛涂层具有良好的稳定性,可以耐受剧烈的冲洗。
反渗透膜系统设计导则及应用指南 反渗透系统设计的最终目的是为了安全和有效地运行，而对一个反渗透系统或装置的设计必须综合考虑到其运行的安全、技术经济合理性、易于操作和维护、设备空间限制及环境保护等诸多方面的要求。其中安全内容应包括操作管理人身及设备安全两个方面，在设计考虑时应放在首位。设计工程师在设计时首先应考虑好所设计的全套反渗透系统如何安装？如何方便于用户运行及维护管理。同样，作为设备运行管理人员也需要多了解设计，并在运行过程中严格遵守操作规程。 反渗透膜分离系统的运行方式与传统的过滤系统完全不同。传统的过滤系统在运行时，水体全部通过滤器的滤层，在截污能力降低到一定程度时，依靠设备的反冲洗操作将截留下来的污物从滤层中除掉。而反渗透系统在运行时则是原水中的一部分水流沿与膜表面垂直的方向透过膜，而同时另外未透过的部分水流则沿着与膜表面平行的方向流过，在工艺上属于横流过滤的范畴。在反渗透系统产水过程中，在有水流垂直透过反渗透膜时，此时原水中的盐类和其它胶体污染物也势必受给水的净压力作用被浓缩于膜表面，与此同时所剩下的另外部分未透过的水流则沿与膜表面平行的方向将被浓缩在膜表面的污染物质带走。也就是说，一个设计优良的反渗透系统在运行过程中能够在正常运行的同时完成良好的自身清洗过程。工程实践表明，为有效地控制反渗透膜系统在使用过程中的污染速度，选择适宜的水通量及分离过程中的横向流速是十分重要的。过高的水通量设计，会使其污染速度呈指数变化趋势上升，而膜系统若采用较高的横向流速设计则可增加膜系统运行时水流的湍流程度，从而减少已进入膜系统内的颗粒物质在膜表面的沉淀或在隔室空隙处的堆积。另外，由于系统采用了较高的横向流速，因此提高了膜表面的高浓度盐分向主体水流的扩散速度，进而减少了难溶物沉淀在膜表面上的危险。但是，较高的横向流态设计往往会使系统水回收率降低或循环水量过大，这样在具体工程设计时，适宜的水通量及横向流速的设计与选择至关重要。同时，我们把这种在膜分离过中，由于料液的浓缩导致了膜表面处的物料浓度与膜水流道间的主体水流物料浓度不同的现象称之为浓差极化，若设计或运行管理不适，往往会使反渗透膜系统浓差极化现象加剧。反渗透系统产生这种浓差极化现象后会产生以下不良后果：
反渗透膜的制备技术内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
反渗透膜的制备技术 反渗透是利用反渗透膜只透过溶剂而截留离子或小分子物质的选择透过性，以膜两侧的静压差为推动力，实现对混合物分离的膜过程。 在一定温度下，用一个只能使溶剂透过而不能使溶质透过的半透膜把稀溶液与浓溶液隔开，由于浓溶液中水的化学势小于稀溶液中水的化学势，水就会自发地通过半透膜从稀溶液进入到浓溶液中，使浓溶液液面上升，直到浓溶液液面升到一定高度后达到平衡状态。这种现象称为渗透(osmosis)或正渗透。如图1所示，半透膜两侧液面高度差所产生的压差称为浓溶液和稀溶液的渗透压差Δπ,如果稀溶液的浓度为零，渗透压差即为（浓）溶液的渗透压π；如果在浓溶液上方施加压力ΔP，如果ΔP大于Δπ，则浓溶液中的水便会透过半透膜向稀溶液方向流动，这一与渗透相反的过程称为反渗透(reverse osmosis,RO)[1]。 （a）渗透（b）反渗透 图1 渗透与反渗透 由于反渗透膜的截留尺寸为左右，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率达97～98%），系统具有水质好、能耗低、无污染、工艺简单、操作方便等优点，其已广泛应用在苦咸水脱盐、海水淡化、废水处理、纯水制备、食品和医药等方面，被称为“2l世纪的水净化技术”。[2] 1．1 反渗透复合膜发展概括 人类发现渗透现象至今已有260多年历史。1748年，法国的Abble Nollet发现水能自发地扩散进入装有酒精溶液的猪膀胱内，并首创osmosis一词用来描述水通
过半透膜的现象，成为第一例有记载的描述膜分离的试验。在接下来的100多年里，渗透作用引起了科学家们极大的兴趣。最初实验用膜都是动物或植物膜，直到1864年，Traube才成功研制了人类历史上第一张人造膜—亚铁氰化铜膜。该膜对稀电解质溶液表现出显着的选择通过性，尤其渗透压现象引起了极大的关注。Preffer用这种膜以蔗糖和其他溶液进行实验，把渗透压和温度及溶液浓度联系起来，给出了计算渗透压的关联式。1887年Van't Hoot依据Preffer的结论建立了完整的稀溶液的理论，其后J．W．Gills提供了认识渗透压及它与其他热力学性能关系的理论，为渗透现象的研究工作奠定了坚实的理论基础。在对渗透现象进行了一系列的研究后，富于创造性的科学家们并未止步于此。1930年，Sollner进行了反渗透的初步研究，当时人们称之为“反常渗透”。1949年，美国加利福尼亚州立大学洛杉矶分校(UCLA)的Gerald Hassler教授开始了“将海水作为饮用水的水源’’的研究，描述了“阻挡盐分渗透的膜”和“选择性渗透膜层"，最早提出了膜法脱盐的概念。尽管Hassler教授的研究未取得理想的结果，但这为后来的反渗透研究工作奠定了基础。1953年，美国的C．E Reid教授首先发现醋酸纤维素类具有良好的半透性；同年，反渗透在Reid教授的建议下被列入美国国家计划。1960年UCLA的Samuel Yuster，Sidney Loeb和Srinivasa Sourirajan等在对膜材料进行了大量的筛选工作后，以醋酸纤维素(E-398-3，乙酰含量39．8％)为原料，采用高氯酸镁水溶液为添加剂，经反复研究和试验，终于首次制成了世界上具有历史意义的高脱盐(98．6％)、高通量下水透过速度为O．3×10-3cm3／s，合259L／d*m2)的不对称反渗透膜。该膜由一层很薄的致密层(厚度约15～25nm)和一个多孔支撑层(>100um)组成。不对称膜的制备成功成为膜发展史上的第一个里程碑，极大地促进了反渗透膜技术的发展。膜科学技术的发展并没有因为第一张实用反渗透膜的发明而停止。1963年Manjikion对CA膜进行了改性，1968年Saltonstall研
系来调控纤维素的溶解和多层次结构；相比于NaOH/Urea/H2O等体系中的OH-，F-离子是一种尺寸更小、电负性更大的基团，具有更好的参与纤维素分子中氢键竞争的能力。同时，从理论上讲，F-离子也将参与水分子间的氢键竞争，解离由于氢键作用而高度缔合的水分子，让更多的高活性水分子参与纤维素分子中氢键的竞争或屏蔽，提高纤维素分子在水体系中的稳定存在（即提高溶液稳定性）。 为此，我们将以前期工作为基础，以农作物秸秆纤维素为研究对象，希望通过引入氢键竞争体系实现其可控溶解和多层次结构调控。首先，通过模拟计算和实验研究，对典型秸秆纤维素的分子内和分子间氢键进行系统研究，揭示氢键在秸秆纤维素多层次结构构筑中的作用机理。其次，通过研究环境条件等物理化学作用对秸秆纤维素中氢键和多层次结构的影响规律，阐明外加氢键基元参与纤维素分子中氢键竞争、解离和屏蔽机制。在水等环保型溶剂体系中，引入F-离子等小体积、强电负性基团，研究其对纤维素分子间/分子内氢键、以及水分子缔合体中氢键竞争的物理化学过程，优化出合理的水基纤维素溶剂体系及其适用的纤维素结构。对秸秆纤维素溶液的热力学、流变学、加工等性能进行研究，建立基于氢键竞争和屏蔽作用的秸秆纤维素可控溶解和微纳结构调控方法。这些目标的实现，对于生物质材料的环保化资源利用，具有重要的科学意义。 多重载药纳米CaP/聚多巴胺支架的仿生组装及 程序化释药研究 屈树新*（材料学院） 1 概述 骨缺损修复材料是临床上需求量最大的生物材料之一，人口老龄化、疾病及工业、交通和运动事故等意外所致的骨折或骨缺损等患者每年达数百万人，且有日益增多的趋势。临床骨缺损修复包括一系列程序化的复杂过程，主要因为：第一，由于临床处置困难和不当易导致较高的骨愈合感染等并发症，即骨缺损合并感染，是临床治疗中较为棘手的难题，不合理的治疗容易使病情慢性化，甚至发展为感染性骨延迟愈合或骨不愈合；第二，术后容易产生疼痛，需要给予药物预防骨科围手术期的疼痛；第三，临床许多骨缺损与疾病有关，如骨肿瘤、骨结核等，需要多种治疗骨科疾病药物联合或分期用药，协同作用，增强疗效，降低毒副作用；第四，为避免大体积或病理情况下骨缺损发生延迟愈合或不愈合，常需要载入药物以促进和诱导新骨生长。近年来，随着组织工程技术的发展，药物的范围已延伸至生长因子、细胞激酶、活性蛋白和非病毒基因（DNAs和RNAs）等，本申请书中“药物”也沿用该定义。基于上述分析，骨愈合的修复过程中分别需要多种药物，在不同阶段刺激作用不同组织、细胞。常见的口服、静脉注射等给药方式不仅对机体有一定的副作用，而且药物的输运可能受到某些组织的屏障作用，或者因骨创伤处的血供被破坏，难以在病灶部位给予有效剂量的药物。 *作者简介：屈树新，女，教授。 ?16?
第40卷一第2期2019年2月纺一织一学一报Journal of Textile Research Vol.40,No.2Feb.,2019DOI :10.13475/j.fzxb.20181100905 氯化铁对多巴胺改性蚕丝织物的功能整理 关晋平,匡小慧,唐人成,陈国强 (苏州大学纺织与服装工程学院,江苏苏州一215006) 摘一要一为赋予蚕丝织物多功能性,采用生物质改性剂多巴胺对蚕丝织物进行改性,在织物的表面引入氨基二酚羟基等官能团,然后对改性织物进行氯化铁浸渍处理三借助分光测色仪二扫描电子显微镜二氧指数测定仪二微燃烧量热仪等测试手段来表征整理后织物的各项性能,并对整理后蚕织物的耐水洗性进行探讨三结果表明,聚多巴胺改性蚕丝织物能够提高其成炭性,并且能成功螯合铁离子,采用氯化铁整理改性织物后,织物的氧指数值提高到 29.1%,且其热释放能力和总热释放量分别降低至40J /(g 四K)和2.3kJ /g,整理后织物具备一定的紫外线屏蔽性能,水洗后织物的氧指数值仍达到28.2%三 关键词一蚕丝织物;多巴胺;氯化铁;功能整理;阻燃整理;抗紫外线 中图分类号:TS 190.6一一一文献标志码:A一一一Functional finishing of dopamine modified silk fabric with ferric chloride GUAN Jinping,KUANG Xiaohui,TANG Rencheng,CHEN Guoqiang (College of Textile and Clothing Engineering ,Soochow University ,Suzhou ,Jiangsu 一215006,China )Abstract 一In order to endow silk fabric with multifunction,the bio-based dopamine was used to modify silk fabric,and functional groups such as amino group and phenolic hydroxyl group were introduced on the surface of the fabric,and then,the modified fabric was immersion treated with ferric chloride.The properties of the finished fabric were characterized by spectrophotometer,scanning electron microscope,oxygen index meter and micro-combustion calorimeter.The laundering durability to washing of the finished silk fabric was discussed.The results show that the polydopamine-modified silk fabric could improve its char formation and successfully chelate the iron ions.After being treated with ferric chloride,the oxygen index of dopamine modified silk fabric increass to 29.1%,and its heat release capacity and the total heat release are reduced to 40J /(g 四K)and 2.3kJ /g,respectively.The finished fabric has certain UV shielding properties,and the oxygen index of the fabric after washing is still 28.2%.Keywords 一silk fabric;dopamine;ferric chloride;functional finishing;flame retardant finishing;anti-UV 收稿日期:2018-11-01一一一修回日期:2018-12-05 基金项目:江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏政办发[2014]37号) 第一作者:关晋平(1976 ),女,教授,博士三主要研究方向为纺织品功能改性三E-mail :guanjinping@https://www.doczj.com/doc/2f841118.html, 三一一蚕丝织物作为一种高档的天然纤维织物,因其独特的光泽二柔软的手感二优异的舒适性而备受消费 者的青睐,在纺织领域被广泛使用,因其良好的可降 解性和生物相容性被应用于化妆品二医药和生物等领域[1-2]三蚕丝虽具有多种优良的性能,但为满足 当前消费者的需求,需要制备高附加值的蚕丝产品,比如提高其阻燃性二抗紫外线性二抗菌性等三为达到 此目的,国内外学者对织物改性或整理方面进行了大量的研究[3-4]三Messersmith 等[5]研究表明多巴胺作为一种贻贝黏附蛋白的衍生物,可在材料表面形成具有多功能性的聚多巴胺薄膜,并且聚多巴胺可为后续的反应提供平台,故多巴胺被广泛应用于各种领域三多巴胺在碱性二有氧气和水的环境中,可发生自聚合形成多巴胺聚合物(聚多巴胺)[6-7]三聚多巴胺与不同材料之间可发生黏附,并且在碱性有氧条件下,能与
反渗透膜元件的离线清洗 反渗透系统因其先进的技术及经济特性，已形成国内各行业庞大的用户群，据不完全统计，目前国内反渗透水处理用户已超过数万家。反渗透膜元件作为深层的过滤手段，其表面不可避免的会残留有胶体、微生物、杂质颗粒及难溶盐类在其表面的析出，因此，在多种领域使用的反渗透装置，一旦投入使用，最终都需要清洗，只是清洗周期的长短不同而已。然而，在线清洗作为一种反渗透系统清洗保养、冲击性杀菌以及定期保护的手段，在面临反渗透膜元件重度污染时就显得无能为力，这个时候就需要对反渗透膜元件进行离线清洗。 一、概念 反渗透系统进水中所含的悬浮物、胶体、有机物、微生物及其它颗粒对RO膜产生的表面附着、沉积污染或者水中的化学离子成分在膜表面因浓差极化等因素导致的离子积大于溶度积后的化学垢类生 成等现象。虽然反渗透系统的设计中都会有一定程度的富裕量，以保证在紧急时刻不至于因为反渗透系统的产水量或脱盐率下降、反渗透系统压差升高而使得供水不足而对安全生产造成威胁，但实际上也正是由于这些富裕量的存在才使得有时候隐藏的故障不能够及时的表 现出来，这样最终可能就演变为反渗透膜元件的重度污染。重度污染则指污染后的单段压差大于系统投运初期单段压差值的2倍以上、反渗透系统产水量下降30%以上或者单支反渗透膜元件重量超过正常数值3公斤以上的情况。重度污染往往是重度物理污染和重度化学污染
的叠加，某些情况下，二者同时伴生，且在一定程度上是在多次清洗后污染还反复发生。 二、离线清洗要求 当下列情况发生时，需要对重度污染RO膜元件进行离线清洗： 1、反渗透膜元件污染符合“重度污染”标准; 2、反渗透系统通过在线清洗不能够达到系统额定标准的; 3、反渗透水处理系统由于供水紧张而不能够进行在线清洗或没有在线清洗设备的; 4、反渗透污染类型较为复杂，通过在线清洗容易引起交叉污染的;(反渗透系统前段污染物可能会通过在线清洗被带入系统后段，而使后段膜元件遭受污染的称为交叉污染); 5、反渗透系统在多次清洗后污染还反复发生。 ！ 三、离线清洗方式及步骤 1、首先用性能优良的备用膜元件替换反渗透系统上的待清洗膜元件，以保证反渗透系统不停止运行，保证整个生产工艺的持续稳定。 2、反渗透膜元件性能测试(此步骤尤为重要)：
反渗透膜技术在制药行业的应用 随着医药行业的发展,制药用水的水质要求也在逐步提高,传统的制水工艺如离子交换法已远远不能满足其要求,为了适应这一发展的需要,先进、有效的水质净化技术——反渗透膜制药行业水处理系统中。1反渗透膜分离原理及性能自然界有这样一种自然现象,当将一张半透膜将稀薄溶液(如纯水)与纯厚溶液(如盐水)隔开,稀薄溶液会向浓厚溶液渗透并保持相应的渗透压(见图1), 此现象称为渗透现象,如在浓厚溶液处施压大于该渗透压的压力,则浓厚溶液会向稀薄溶液一侧渗透(见图2), 此现象称为逆(反)渗透现象,该技半透膜术是目前国际上公认的高新技术,它借助外加压力的作用使溶液的溶剂透过半透膜而阻留某些溶质,它是一种分离,浓缩和提纯的有效手段。反渗透膜表面微孔尺寸一般在10A左右,它能有效去除微粒、胶体、细菌、热原及有机物和绝大部分离子。目前反渗透膜材质主要为醋纤膜,芳香族聚酰胺系低压复合膜及先进的超低压复合膜,它们的主要性能见表1。 醋纤膜是最早应用的反渗透膜,但是由于容易被细菌吞蚀,pH使用范围窄,脱盐率低,目前该材质膜已逐渐被淘汰,取而代之是高脱盐率、低压、稳定性好的复合膜广泛被使用。 2制药用纯水的制取工艺 2.1全离子交换(IE)法离子交换系统制取纯水是我国传统的制水工
艺,其工艺流程如下: 2.2电渗析(ED)+离子交换(IE)法电渗析是利用阴阳离子交换膜对水溶液中阴阳离子的选择透过性而达到物质分离的处理方法,其工艺流程如下: 2.3反渗透(RO)+离子交换(IE)法反渗透是利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的特性,从含有各种无机物、有机物和微生物的水体中提取纯水的处理方法,其工艺流程如下: 3反渗透膜法水处理工艺与传统工艺的比较 3.1 三种处理工艺优缺点比较见表2 3.2 三种处理工艺生产It纯水所需费用见表3 说明:以上费用包括: (1)酸碱费(其中酸采用工业纯盐酸,碱采用化学纯片碱); (2) 反渗透膜、电渗析膜、阳、阴树脂更换费及滤芯、药剂消耗费; (3)水、电动力费,其中水已按利用率折算(反渗透法按70%,电渗折法按45%,全离交法按80%); (4)人工费未计入内。 4结语综上所述,反渗透是水处理中高新技术,90年代中期在我国的医药行业开始得到了广泛的应用,它的使用极大地延长了传统的离子交换设备的再生周期,减少了酸碱排放量,有力地保护了生态环境。随着《药品生产质量管理规范》(GMP)技术标准的深入贯彻与实施。
反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些 物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。 反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工 半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表 面微孔的直径一般在0.5～10nm之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关。有的高分子 材料对盐的排斥性好，而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团，因而水的透过速度相对较快。因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率。 反渗透膜过滤精度能截留大于0.0001微米的物质，是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过 脱盐率 脱盐率=（1–产水含盐量/进水含盐量）×100% 膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定，脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层 的致密度，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。反渗透对不同物质的脱盐率主要由 物质的结构和分子量决定，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%，对单价离子如：钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，但也可超过了98%（膜使用时间越长，化学清 洗次数越多，反渗透膜脱盐率越低。）；对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%， 但对分子量小于100的有机物脱除率较低。 透过速度 水通量——指反渗透系统的产水能力，即单位时间内透过膜水量，通常用吨/小时或加仑/天来表示。 盐透过速度——在单位时间、单位膜面积上透过的盐量，也叫透盐率、盐通量。回收率 回收率——指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据预处理的进水水质及用水 要求而定的。膜系统的回收率在设计时就已经确定， 回收率=（产水流量/进水流量）×100% 反渗透膜保存条件 反渗透膜元件的保管条件 (1)新膜(使用前) ①膜元件必须一直保持在湿润状态。即使是在为了确认同一包装的数量而需暂时打开时，也 必须是在不捅破塑料袋的状态下，此状态应保存到使用时为止。 ②在超过10℃的氛围中保存时也要避免直射阳光，选择通风良好的场所。这时，保存温度勿 超过35℃。 ③如果发生冻结就会发生物理破损，所以要采取保温措施，勿使之冻结。 (2)通水后膜元件 ①膜元件必须一直保持在阴暗的场所，保存温度勿超过35℃，并要避免直射阳光。 ②温度为0℃以下时有冻结的可能，要采取防冻结措施。 ③复合系列膜元件要用含有存用药品(重亚硫酸钠，500～1000mg/L，pH值3～6)的纯水或反 渗透过滤水进行浸泡。 ④无论在何种情况下进行保存时，都不能使膜处于干燥状态。
反渗透膜元件更换原则 一、说明 RO 膜元件如果在最佳条件下运行，可以有很长寿命，某些情况下能超过 10 年。预处理好、保守设计和有经验的操作人员等都可以延长RO 膜使用寿命。但是最终，膜元件还是需要更换。何时需要更换膜元件取决于不同现场的要求。本文将讨论做更换决定需要检查的参数。 一、观察产水水质 最常见的更换 RO 膜元件的理由是产水水质不再满足要求。产水水质受进水含盐量、产水通量、温度、回收率、污染、膜年龄和很多其它因素的影响。改变其中一个因素，就会导致产水水质的上升或下降。例如，当膜元件受到污染时产水水质变差，但经过清洗后又会使水质变好。另外，在更高水通量、更低温度、或更低回收率下运行会使产水水质更好。但更高水通量会导致污染加速、更低回收率会降低系统产水率。通常来说，当膜污染后通过清洗都不能恢复产水水质到可接受情况时，可以考虑更换膜元件。 产水水质也受 O 型圈泄露和胶线受损等机械因素影响。对压力容器进行探针法检测可以帮助确定 O 型圈泄露或有问题膜所在的位置。单支膜元件可以通过气泡测试来确定膜元件机械完整性情况。多数情况下，更换 O 型圈或有机械损伤膜元件之后，产水水质会恢复。请注意如果膜元件粘胶处受损，需调查原因。仅更换膜元件不能解决问题，同样问题还
会发生在更换的膜元件上。 产水水质要求取决于不同应用领域。超纯水要求膜元件脱盐率非常高、工业或饮用水需要较高脱盐率膜元件、灌溉用水通常不需要高脱盐率膜，具体要求取决于系统负责人员。 三、观察进水压力限值 随着膜年龄和逐步污染的增长，RO 系统的压力可能会提高。很多情况下，进水压力调到很高也不能保持设计产水量。此时需要进行有效清洗恢复。当压差（进水压力与浓水压力之差）或进水压力不能下降时，膜元件可能需要进行更换。有时用户可以避免更换全部膜元件。确定膜元件污染所在之处可以帮助确定哪些膜元件需要更换。我们建议拆卸系统中首末膜元件并放置 20 分钟以上后进行称重。如果末支膜元件重量明显比首支膜元件重，最有可能是结垢。首支膜元件更重一般表明有生物、胶体或颗粒物污染。对全部膜元件进行称重，可以帮助确定有多少支膜元件需要更换。 四、膜元件全部更换和部分更换对比 根据具体情况，可以决定同时更换所有系统中的膜元件；或一次只更换其中一套；或只更换每个压力容器中的部分膜元件。很多大型水厂运行管理细致，要求每年更换每个压力容器中的 1 支或 2 支膜元件。如果压力容器中的膜元件仅部分更换，记录新旧膜元件的位置非常重要。新膜元件应该安装在压力容器的后端位置，从而避免新膜元件水通量过大且过早污染。被更换的膜元件通常是前端膜元件，因为它
类聚多巴胺涂层—没食子酸/己二胺交联薄膜的制备与性能研究大多数生物医用材料如心血管支架、人工骨以及生物传感器等都需要通过表面改性赋予一定的生物功能。目前被广泛采用的表面改性技术也存在一些局限,如仪器昂贵、操作复杂、反应条件和改性基底要求苛刻,而且所需试剂不易获得。 此外,改性后有的结构不稳定生物分子容易流失,有的反应性官能团单一导致接枝生物分子单一,有的具有一定的细胞毒性。因此,开发一种廉价的、操作简单的、适用于多种生物材料的、生物相容性良好的,并具有多种反应性官能团可固定多种生物分子被赋予多种生物功能的新型表面改性方法是很有必要的。 本文借鉴聚多巴胺涂层沉积原理,利用含有邻酚羟基结构的没食子酸(GA)与含有两个伯胺基的己二胺(HD)通过酸碱中和反应、迈克尔加成反应和西佛碱反应,在多种生物材料表面共聚沉积了GAHD薄膜。并通过叶变换红外光谱(FTIR)、X 射线光电子能谱(XPS)、飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等材料学表征手段,证明了GAHD薄膜被成功地沉积在医用不锈钢(SS)、Ti、TiNi、TiO2、Glass以及聚四氟乙烯(PTFE)表面,研究了GAHD薄膜化学结构、反应原理和成膜过程。 利用比色法、FTIR、XPS和AFM通过单因素实验分别研究了基础浓度、反应体系有无Tris、沉积层数、成膜时间以及反应温度五个反应参数对GAHD薄膜表面的胺羧基密度的影响。并进一步利用GAHD薄膜表面氨基、羧基和醌基固定了纤维连接蛋白(FN)\肝素(HEP)＼层粘连蛋白(LN)三种生物分子,并通过免疫荧光染色、酶联免疫吸附实验(ELISA)定性、定量证明了三种生物分子被成功固定在GAHD薄膜表面。 更进一步地,心血管支架植入人体后,同样面临很多急需解决的问题,例如支
反渗透膜在水处理应用中的26个常见问题及解决方法 1.?反渗透系统应多久清洗一次? 一般情况下，当标准化通量下降10～15%时，或系统脱盐率下降10～15%，或操作压力及段间压差升高10～15%，应清洗RO系统。清洗频度与系统预处理程度有直接的关系，当SDI15<3时，清洗频度可能为每年4次;当SDI15在5左右时，清洗频度可能要加倍但清洗频度取决于每一个项目现场的实际情况。 2. 什么是SDI? 目前行之有效的评价RO/NF系统进水中胶体污染可能的最好技术是测量进水的淤积密度指数(SDI，又称污堵指数)，这是在RO设计之前必须确定的重要参数，在RO/NF运行过程中，必须定期进行测量(对于地表水每日测定2～3次)，ASTM D4189-82规定了该测试的标准。膜系统的进水规定是SDI15值必须≤5。降低SDI预处理的有效技术有多介质过滤器、超滤、微滤等。在过滤之前添加聚电介质有时能增强上述物理过滤、降低SDI值的能力。 3. 一般进水应该选用反渗透工艺还是离子交换工艺? 在许多进水条件下，采用离子交换树脂或反渗透在技术上均可行，工艺的选择则应由经济性比较而定，一般情况下，含盐量越高，反渗透就越经济，含盐量越低，离子交换就越经济。由于反渗透技术的大量普及，采用反渗透+离子交换工艺或多级反渗透或反渗透+其它深度除盐技术的组合工艺已经成为公认的技术与经济更为合理的水处理方案，如需深入了解，请咨询水处理工程公司代表。4. 反渗透膜元件一般能用几年?膜的使用寿命取决于膜的化学稳定性、元件的物理稳定性、可清洗性、进水水源、预处理、清洗频率、操作管理水平等。根据经济分析通常为5年以上。 4. 反渗透膜元件一般能用几年? 膜的使用寿命取决于膜的化学稳定性、元件的物理稳定性、可清洗性、进水水源、预处理、清洗频率、操作管理水平等。根据经济分析通常为5年以上。 5. 反渗透和纳滤之间有何区别? 纳滤是位于反渗透合同超滤之间的膜法液体分离技术，反渗透可以脱除最小的溶质，分子量小于微米，纳滤可脱除分子量在微米左右的溶质。纳滤本质上是一种低压反渗透，用于处理后产水纯度不特别严格的场合，纳滤适合于处理井水和地表水。纳滤适用于没有必要像反渗透那样的高脱盐率的水处理系统，但对于硬度成份的脱除能力很高，有时被称为“软化膜”，纳滤系统运行压力低，能耗低于相对应的反渗透系统。 6. 膜技术具有怎样的分离能力? 反渗透是目前最精密的液体过滤技术，反渗透膜对溶解性的盐等无机分子和分子量大于100的有机物起截留作用，另一方面，水分子可以自由的透过反渗透膜，典型的可溶性盐的脱除率为>95～99%。操作压力从进水为苦咸水时的7bar(100psi)到海水时的69bar(1， 000psi)。纳滤能脱除颗粒在1nm(10埃)的杂质和分子量大于200～400的有机物，溶解性固体的脱除率20～98%，含单价阴离子的盐(如NaCl或 CaCl2)脱除率为20～80%，而含二价阴