項目類別：國家自然科學(xué)基金 國際(地區(qū))合作與交流項目
參與人員：張所波， 張奇峰，李勝海，薛博欣，姚進，周圣陽，陳耀寒，孫宇軒，趙子銘，王茜
起止日期：2020.01 - 2022.12
本項目針對高含鹽有機污染物廢水成分復(fù)雜、毒性強、鹽含量、有機污染物含量高，難以用傳統(tǒng)生物、化學(xué)方法處理等特點，圍繞耐溶劑及抗污染膜材料設(shè)計制備及多組分有機物精準(zhǔn)分離等關(guān)鍵科學(xué)問題，開展了基于聚醚醚酮耐溶劑膜及復(fù)合膜制備、耐污染碟管式膜組件制備以及汽車涂裝廢水處理工藝等方面的研究。提出了保護-脫保護策略制備聚醚醚酮耐溶劑膜。制備可溶解加工的含亞胺的聚醚醚酮前驅(qū)體（PEEKI），采用溶液相轉(zhuǎn)化法制備成膜后，用酸性水溶液脫除亞胺保護，得到耐溶劑的不對稱膜。打通了關(guān)鍵單體及PEEKI樹脂的合成工藝路線，實現(xiàn)了PEEKI樹脂2公斤/釜的批量化制備。以PEEKI樹脂為制膜基礎(chǔ)原料制得的PEEK不對稱膜在甲苯、丙酮和乙醇中的溶脹比均低于1.0%、在DMF中的溶脹比為7.21%，體現(xiàn)了優(yōu)異的耐溶劑性能。開發(fā)了新型含磷酸酯基的酰氯并作為有機相共聚單體與間苯二胺進行界面聚合得到膦酸酯官能化的聚酰胺反滲透復(fù)合膜。制備的膜在保持99%以上的NaCl脫除率的同時，水通量可以達到79 L m-2 h-1，是未添加該單體制備的復(fù)合膜水通量的2.25倍。此外，該膜具有優(yōu)異的抗污染性質(zhì)。開發(fā)了新型含螺環(huán)結(jié)構(gòu)的四酰氯單體，通過引入微孔結(jié)構(gòu)，大大提升了耐溶劑復(fù)合膜的滲透通量。系統(tǒng)研究了反滲透膜規(guī)模化制備技術(shù)，實現(xiàn)了反滲透膜材料連續(xù)500米制備的穩(wěn)定中試制備，年產(chǎn)能約3-4萬平方米。采用分切、導(dǎo)流布網(wǎng)、超聲焊接工藝，制備了適用于高有機污染物濃度、復(fù)雜組分水體過濾的碟管式反滲透膜組件（DTRO)，建立了制備能力1000支/年的碟管式反滲透膜組件裝備平臺及完善的膜組件性能檢測設(shè)備體系。利用項目開發(fā)的耐有機溶劑反滲透膜組件及成套設(shè)備，實現(xiàn)了汽車涂裝清洗劑廢水在汽車涂裝車間內(nèi)就地分離成清水、清洗劑濃縮液、以及漆渣和顏料的混合物，其中清水和清洗劑濃縮液實現(xiàn)了重復(fù)利用。在一汽-大眾汽車公司涂裝車間建立的處理裝置處理能力為4-8噸/日，實現(xiàn)了水性漆清洗廢液85-90%減量化。目前，該裝置的已完成了一年穩(wěn)定運行考核。綜合核算，該技術(shù)可節(jié)約危廢水處理費約60%。
項目執(zhí)行期間發(fā)表SCI論文7篇，發(fā)表在Journal of Membrane Science (2021,620,118899)上的文章被評為Choice of Editor Article。共申請發(fā)明專利9項，其中已授權(quán)1項。培養(yǎng)博士研究生7名，其中5人已獲得博士學(xué)位，其中1人獲國家獎學(xué)金，3人獲威高獎學(xué)金。