反渗透膜耐氯及氯化修复研究进展

第３９卷第２期膜科学与技术Vol．３９No．２２０１９年４月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYApr．２０１９反渗透膜耐氯及氯化修复研究进展柳圳,赵颂,王志∗,韩向磊,王纪孝(天津大学化工学院化学工程研究所,天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室,化学工程联合国家重点实验室(天津大学),天津化学化工协同创新中心,天津３００３５０)摘要:活性氯的添加可以有效缓解反渗透膜生物污染的问题,但是也会破坏膜的分离层结构,造成膜选择透过性能的急剧变化．研制耐氯性能良好的芳香聚酰胺反渗透膜能简化预处理和清洗工艺,延长膜使用寿命,降低膜系统运行成本．此外,对氯化降解的反渗透膜进行修复,能恢复膜的分离性能,延长膜使用寿命,同时也能减少废弃反渗透膜对环境的污染．综述了反渗透膜耐氯性能以及氯化修复两方面的研究进展．首先,简要介绍芳香聚酰胺反渗透膜的氯化降解机理及氯化引起的性能变化．其次,从物理保护、纳米材料改性、苯环修饰、酰胺键修饰以及联合多重机制等多方面介绍了目前耐氯反渗透膜的研制手段及方法．再者,简要介绍了几种膜性能修复试剂及其应用．最后,对耐氯膜制备和膜氯化修复的研究方向和发展前景进行了总结与展望．关键词:芳香聚酰胺;反渗透膜;耐氯性能;修复;研究进展中图分类号:TQ０２８．８文献标志码:A文章编号:１００７Ｇ８９２４(２０１９)０２Ｇ０１２３Ｇ１２doi:１０．１６１５９/j．cnki．issn１００７Ｇ８９２４．２０１９．０２．０１８反渗透膜技术作为先进的膜分离技术,已广泛应用于海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水制备、饮用水净化、工业用水及废水处理等领域[１－４]．芳香聚酰胺(PA)膜具有通量高、化学稳定性好、耐热性良好的优点,成为主流的反渗透膜产品[５－８]．然而,芳香聚酰胺膜易被污染的问题,限制了反渗透技术的进一步推广应用[９－１２]．膜污染指的是原料液中无机、有机、胶体和生物污染物在膜表面和膜孔内吸附、沉积,从而造成膜性能下降的现象[１３]．上述几类污染物中,生物污染物对膜性能的影响最大,难以通过常规的预处理和清洗工艺去除[１４]．目前,工业上往往在预处理工艺中持续或间歇性地投加活性氯(主要是NaClO)以杀死进入反渗透膜系统中的微生物,从而极大地缓解了膜生物污染[１５－１７]．但在反渗透单元前还需要额外的脱氯操作,以除去剩余的活性氯,这就大大增加了运行成本[１８－１９]．而且未除尽的余氯会破坏聚酰胺分离层结构,缩短膜使用寿命[２０－２１]．研究开发耐氯性能良好的反渗透膜能简化预处理和清洗工艺,降低系统运行成本,延长膜使用寿命．在大型反渗透工程中,尽管耐氯性能良好的芳香聚酰胺反渗透膜能降低膜及膜组件的更换频率,但在长时间的使用中总会发生逐步的氯化降解[２２]及性能衰减[２３]．氯化降解的反渗透膜如果直接更换或是淘汰都会造成严重的环境污染和资源浪费[２４]．通过对氯化降解的反渗透膜进行修复处理,能恢复一定的性能,延长膜使用寿命[２２],降低更换成本[２５－２６],也能减少环境污染[２４]．综上,本文将从提高反渗透膜耐氯性能以及氯化修复两方面介绍近些年的研究进展．之前的文献主要从工艺上划分耐氯反渗透膜的研究进展,本文则从抑制芳香聚酰胺氯化作用的机理上划分．此外,介绍了几种修复试剂,简述氯化修复的研究进展．收稿日期:２０１８Ｇ０８Ｇ２５;修改稿收到日期:２０１８Ｇ１１Ｇ２３基金项目:海洋公益性行业科研专项(２０１４０５００９)第一作者简介:柳圳(１９９４Ｇ),男,湖南岳阳人,硕士,从事反渗透膜制备研究．∗通讯作者,EＧmail:wangzhi＠tju．edu．cn第２期柳圳等:反渗透膜耐氯及氯化修复研究进展第２期柳圳等:反渗透膜耐氯及氯化修复研究进展