耐溶剂复合纳滤膜的研究进展
2021-03-06何鹏鹏赵颂毛晨岳王志王纪孝
何鹏鹏,赵颂,毛晨岳,王志,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)
引 言
分离过程在化学和制药工业中起着举足轻重的作用,占资本和运营成本的40%~70%[1−2]。化学和制药工业涉及有机溶剂的大量使用,这无疑给环境造成很大的污染。耐溶剂纳滤(SRNF)是一种新兴的膜分离技术,可用于有机溶剂中分子量在200~1000 有机小分子的高效分离[3]。据可持续性评估报道,SRNF 在众多有机介质分离技术中具有成为最佳技术的潜力[4]。这主要因为,与传统技术(如蒸馏、蒸发、萃取等)相比,SRNF 具有能耗低、操作条件温和、工业溶剂回收能力强和模块化特性等优势[2,5]。自2010 年以来,以耐溶剂纳滤为主题的期刊论文数量一直呈急剧增长趋势[英文论文统计于Web of Science 数据库,检索条件为:TOPIC:(organic solvent nanofiltration) OR (solvent resistant nanofiltration) ;中文论文统计于中国知网数据库,检索条件为:主题:(有机溶剂纳滤)或者(耐溶剂纳滤)],如图1 所示。

图1 2010—2019年以耐溶剂纳滤膜为主题的期刊论文数量Fig.1 Number of journal articles on solvent−resistant nanofiltration from 2010 to 2019
耐溶剂纳滤膜是SRNF 技术发展和应用的关键。SRNF 技术对膜材料的要求主要有可加工性能、力学性能、化学稳定性、热稳定性以及材料成本等。聚合物膜材料因具有易于加工和价格低廉的优点,成为耐溶剂纳滤膜的主流[5]。用于制备SRNF膜的聚合物材料主要包括聚丙烯腈(PAN)、聚酰亚胺(PI)、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚醚酮(PEEK)等。这类聚合物含有芳香基团或酰胺键,具有一定的耐溶剂性能。……
