發(fā)布時間：2021-07-24 15:17

　　反滲透技術(shù)是解決目前水資源短缺的重要手段之一,但在實際運行過程中的膜污染嚴(yán)重降低出水水質(zhì),縮短膜的使用壽命。而在目前膜污染防治領(lǐng)域中多針對碳酸水垢的去除,對于更難處理的硅酸水垢研究較少。因此,本研究選用沒食子酸（GA）以實現(xiàn)既能在過膜前阻垢,又能將膜上硅垢分解,抑制反滲透膜上產(chǎn)生硅垢,而且還能使反滲透膜再生,恢復(fù)其透水性能,延長膜使用壽命的目的。本研究首先對比純硅酸溶液過膜、硅酸和GA混合溶液過膜和GA清洗硅垢膜3組實驗,分析膜表面硅垢污染情況,探討GA對膜表面硅垢的阻垢與解垢作用,并通過優(yōu)化實驗流程,探究膜再生的可能性。其次,通過硅酸和GA混合溶液全波段掃描初步探究二者之間的化學(xué)反應(yīng),考察濃度、pH的影響,分析阻垢機理。最后進(jìn)行GA對聚硅酸的解聚研究,通過不同形態(tài)硅酸組分含量變化、粒徑變化,結(jié)合凝膠色譜法分離不同組分計算Kav值,確定GA對硅垢的解垢機理。主要結(jié)論如下:（1）純硅酸溶液通過反滲透膜時,隨著硅酸濃度（20-400 mg/L）的增大,透過相同量溶液（50 mL）所需時間間隔不斷增大,出水硅酸濃度和膜通量不斷減小,膜表面結(jié)垢量不斷增多,SEM-EDX結(jié)果顯示膜堵塞現(xiàn)象加劇。... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

反滲透原理示意圖

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.2對流沉積示意圖Fig1.2Schematicdiagramofconvectiondeposition（2）濃度極差由于膜選擇透過性的存在，進(jìn)料液中的水分子在外加壓力的驅(qū)動下透過膜到達(dá)出水端，溶質(zhì)分子不能透過膜而被截留，在膜表面與臨近膜表面的區(qū)域內(nèi)截留組分濃度遠(yuǎn)高于進(jìn)水端溶質(zhì)組分濃度，在濃度梯度作用下，溶質(zhì)從膜表面擴散至進(jìn)水端，形成邊界層；隨著系統(tǒng)的不斷進(jìn)行，溶質(zhì)分子持續(xù)不斷地流向膜表面，直至溶質(zhì)向膜表面的流動與溶質(zhì)從膜表面向進(jìn)水端的擴散速度達(dá)到平衡，此時在膜表面形成一個穩(wěn)定的濃度極化邊界層，該現(xiàn)象即為濃度極差[29]。濃度極差現(xiàn)象的存在加速了膜污染進(jìn)程。一是因為膜表面與臨近膜表面溶質(zhì)分子濃度的升高導(dǎo)致邊界層的局部滲透壓增加，為保持水通量，必須增大操作壓力來滿足過濾過程的繼續(xù)進(jìn)行，這會進(jìn)一步加重濃度極差程度，溶質(zhì)組分濃度過大的結(jié)果是飽和結(jié)晶，阻塞膜孔；二是邊界層溶質(zhì)分子濃度的增大，也使得透過膜的溶質(zhì)分子增多，降低了反滲透系統(tǒng)的脫鹽率與出水水質(zhì)[6,28]。（3）濃縮阻塞過濾過程中，除純水分子透過膜外，其他組分流經(jīng)膜表面后均通過回流管回到進(jìn)水端，進(jìn)水不斷被濃縮，溶質(zhì)組分濃度不斷增大，周而復(fù)始，原溶解在進(jìn)水端的溶質(zhì)分子會因濃度過飽和而析出，以晶體形式達(dá)到膜表面形式膜垢[28]。（4）截留阻擋實際反滲透系統(tǒng)的運行過程中，為保護(hù)膜片本身不因外加壓力的存在而損壞，常于料液通道放置支撐網(wǎng)，材質(zhì)多為塑料隔網(wǎng)，起到支撐保護(hù)和增大湍流的作用。但支撐網(wǎng)的負(fù)面影響就是截留，污染物受支撐網(wǎng)截留阻擋迅速沉積，若清洗不及時，同樣會引發(fā)膜污染問題。

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文9圖1.3沒食子酸分子結(jié)構(gòu)式Fig1.3Structuralformulaofgallicacid1.5課題簡介1.5.1研究目的與意義反滲透技術(shù)作為一種新型的膜分離技術(shù)，在外加壓力的作用下，能夠去除溶液中絕大部分的鹽分和雜質(zhì)，起到凈化脫鹽作用，具有能耗低、效率高、操作簡便等優(yōu)點，是解決當(dāng)前人類所面臨的水資源短缺問題的一項強有力的技術(shù)，已經(jīng)在純水制備、海水淡化、廢水處理、污水回用以及細(xì)菌病毒分離等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但在反滲透系統(tǒng)的運行過程中，料液中雜質(zhì)分子通過各種物理、化學(xué)或機械作用沉積在膜表面甚至膜孔內(nèi)部結(jié)垢堵塞，造成膜污染，致使系統(tǒng)膜通量下降、產(chǎn)水率降低，若不及時采取清洗措施或者所采用的清洗手段不當(dāng)，會造成膜組件損壞，嚴(yán)重縮短使用壽命，增加經(jīng)濟(jì)投入。為解決膜污染問題，眾多研究人員做了大量的探究實驗，證實硅垢問題是解決反滲透膜結(jié)垢污染的重點問題之一。由于硅元素在水體中的豐富性與低水溶性，溶液中可能同時存在溶解態(tài)、聚合態(tài)、膠體態(tài)硅以及無定形二氧化硅等多種形式，而現(xiàn)有的預(yù)處理手段并不能完全去除進(jìn)水中的硅元素，仍有部分硅元素會在反滲透膜組件形成硅垢附著。硅垢本身難以去除的特性加上與膜接觸反應(yīng)的復(fù)雜性，使其成為目前最難處理的膜表面污垢�，F(xiàn)有膜的清洗多采用的是機械擦除、高壓沖洗等物理手段，又可能會損壞膜組件。膜污染領(lǐng)域目前多針對于碳酸水垢的去除，對于更難處理的硅酸水垢研究較少，常采用的方式主要是通過添加以聚合物為多的阻垢劑，這不僅容易對膜造成生物污染，也不能達(dá)到去除各種形態(tài)硅酸的目的。對膜表面已附著硅垢的研究則多聚焦于結(jié)垢狀態(tài)的分析，關(guān)于解垢的研究更少。因此，本研究的主體思路是找到一種物質(zhì)，期望可以實現(xiàn)既能在預(yù)處理中去除多種形態(tài)的硅酸?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]鄰羥基型改性樹脂吸附去除硅酸的研究[D]. 阿柔娜.內(nèi)蒙古大學(xué) 2018
[4]反滲透膜污染分析及高效清洗劑的研究[D]. 席照磊.北京理工大學(xué) 2017
[5]選擇性吸附去除硅酸的研究[D]. 張玲玲.內(nèi)蒙古大學(xué) 2017
[6]沒食子酸改性水性聚氨酯的制備及其性能研究[D]. 張健.陜西科技大學(xué) 2017
[7]甜葉菊中咖啡�？崴岬姆蛛x純化研究[D]. 張怡斐.南京師范大學(xué) 2013
[8]膜法海水淡化阻垢劑的性能及應(yīng)用研究[D]. 李海燕.大連理工大學(xué) 2006



本文編號：3300904