生物型膜污染在膜法水分離技術(shù)過程長期存在且不可避免,直接影響膜分離效能與膜材料使用壽命。由于生物型污染過程的復(fù)雜性,目前國內(nèi)研究存在著對微生物在膜表面的吸附過程研究較少、影響生物污染發(fā)展的關(guān)鍵因素不明確、化學(xué)清洗方法對膜性能的影響的認識不足等問題。本論文以聚偏氟乙烯微濾膜為研究對象,對典型細菌與膜表面的界面作用能分析,識別了影響細菌在膜表面吸附的關(guān)鍵因素;分析長期過濾下膜通量、阻力和膜表面生物膜之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián),確定了不同因素對生物污染發(fā)展的影響,并明確了生物污染中界面能變化對細菌吸附的影響;通過對生物污染和化學(xué)清洗后膜性質(zhì)的分析,研究了微濾膜的長期運行性能。研究了細菌在微濾膜界面的沉積和吸附行為。通過研究細菌沉積導(dǎo)致的膜通量和阻力的變化,識別了錯流過濾中細菌在微濾膜表面沉積污染的模型。通過XDLVO理論對細菌顆粒與微濾膜的界面作用能計算以及靜態(tài)吸附實驗驗證,確定了不同因素對細菌吸附的影響。結(jié)果表明:錯流過濾開始時細菌污染符合中間孔堵模型,隨后符合濾餅過濾模型,操作壓力和細菌濃度是主要影響因素;共存有機物會影響細菌吸附,如蛋白類污染后的微濾膜的膜-細菌界面能由11800 KT下降至-19...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及課題來源
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 課題來源
    1.2 膜分離技術(shù)概述
        1.2.1 膜分離技術(shù)原理及應(yīng)用
        1.2.2 膜污染的定義與分類
        1.2.3 膜清洗方法及特點
    1.3 膜生物污染概述
        1.3.1 膜生物污染的產(chǎn)生及發(fā)展過程
        1.3.2 膜生物污染層的組成與性質(zhì)
        1.3.3 生物污染對膜性能的影響
    1.4 膜生物污染機制研究現(xiàn)狀
        1.4.1 微生物顆粒沉積的影響因素
        1.4.2 擴展雙電層理論在微生物顆粒吸附中的應(yīng)用
        1.4.3 微生物生長代謝作用及化學(xué)清洗對膜性能的影響
    1.5 研究目的與意義
    1.6 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.6.1 研究內(nèi)容
        1.6.2 技術(shù)路線圖
第2章 實驗材料與方法
    2.1 實驗裝置
    2.2 實驗材料
        2.2.1 實驗藥品與膜材料
        2.2.2 細菌的培養(yǎng)與分離方法
        2.2.3 細菌顆粒與細胞膜的固定
        2.2.4 細菌胞外聚合物的提取
    2.3 檢測方法
        2.3.1 水質(zhì)指標(biāo)的檢測
        2.3.2 接觸角的測定
        2.3.3 Zeta電位的測定
        2.3.4 激光共聚焦顯微鏡
        2.3.5 冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡
        2.3.6 傅里葉紅外光譜分析儀
    2.4 膜性能及污染模型分析方法
        2.4.1 膜通量與膜阻力計算方法
        2.4.2 膜污染模型與參數(shù)計算
        2.4.3 污染物截留率測定方法
    2.5 擴展雙電層理論
        2.5.1 固體表面能與表面電位
        2.5.2 固體表面間的界面能
第3章 微濾膜界面菌體沉積與吸附行為研究
    3.1 錯流過濾中膜界面細菌沉積影響因素分析
        3.1.1 進水細菌濃度對微濾膜通量及膜阻力的影響
        3.1.2 跨膜壓差對細菌顆粒沉積的影響
        3.1.3 錯流速度對細菌顆粒沉積的影響
    3.2 細菌顆粒在微濾膜表面的吸附行為研究
        3.2.1 細菌與微濾膜的性質(zhì)
        3.2.2 微濾膜與不同細菌的界面能
        3.2.3 細菌在微濾膜界面吸附能力研究
    3.3 有機物質(zhì)對細菌吸附行為影響分析
        3.3.1 典型有機污染物與污染微濾膜的性質(zhì)
        3.3.2 有機物污染微濾膜與銅綠假單胞菌的界面能研究
        3.3.3 銅綠假單胞菌錯流過濾中在污染微濾膜上的吸附行為研究
    3.4 環(huán)境條件對細菌吸附的影響
        3.4.1 離子強度對細菌吸附的影響
        3.4.2 溫度對細菌吸附的影響
    3.5 本章小節(jié)
第4章 微濾膜界面細菌生長行為及其影響研究
    4.1 微生物生長的影響因素研究
        4.1.1 進水物料對微生物生長的影響研究
        4.1.2 溫度對微生物生長的影響研究
        4.1.3 水力條件對微生物生長的影響研究
    4.2 微生物污染對膜過濾效果影響研究
        4.2.1 微生物對微濾膜出水水質(zhì)的影響
        4.2.2 微生物生長對典型污染物的截留效果
    4.3 微生物污染過程中細菌生長及吸附行為的影響研究
        4.3.1 微濾膜表面微生物形態(tài)變化研究
        4.3.2 微濾膜表面能與表面電位變化研究
        4.3.3 污染微濾膜與細菌顆粒界面作用能研究
    4.4 本章小節(jié)
第5章 生物型污染及清洗對微濾膜性質(zhì)的影響研究
    5.1 生物型污染對微濾膜性能的影響
        5.1.1 膜通量和阻力的變化
        5.1.2 微觀形貌變化分析
        5.1.3 微濾膜紅外光譜分析
    5.2 化學(xué)清洗對微濾膜性能的影響
        5.2.1 膜通量和阻力的恢復(fù)
        5.2.2 特征污染物的截留率
    5.3 長期生物污染及化學(xué)清洗對細菌吸附的影響研究
        5.3.1 生物型污染膜與銅綠假單胞菌界面能分析
        5.3.2 靜態(tài)吸附實驗
    5.4 本章小節(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3808592