本文選題：擴(kuò)展DLVO理論　切入點(diǎn)：超濾膜　出處：《西安建筑科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：城市污水是重要的潛在水資源,膜處理技術(shù)在城市污水處理中發(fā)揮了重要的作用。隨著城市居民生活方式的變化,城市污水中多糖含量日益增加,論文選取海藻酸鈉(SA)作為多糖代表物,通過(guò)純水接觸角、標(biāo)準(zhǔn)截留率,以及掃描電鏡和原子力顯微鏡等分析技術(shù),獲取了以浸沒(méi)沉淀相轉(zhuǎn)化法制備的親疏水性不同的聚偏氟乙烯(PVDF)超濾膜、醋酸纖維素(CA)以及聚醚砜(PES)超濾膜的界面特性參數(shù)。結(jié)合zeta電位儀對(duì)不同p H值及特定濃度的Ca2+、Na+及腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)等溶液環(huán)境中,SA溶液的zeta電位和粒徑等特性理化性質(zhì)參數(shù)的測(cè)定分析數(shù)據(jù)。以擴(kuò)展膠體空間理論(XDLVO)和宏觀過(guò)濾過(guò)程的膜污染數(shù)學(xué)分析模型,探討了特定溶液環(huán)境條件(p H、離子種類、共存有機(jī)物)下,SA在不同材質(zhì)超濾膜界面上的膜污染行為。研究結(jié)果如下:1.溶液p H從4升高到11時(shí),SA的zeta電位由-9.72m V下降到-21.4m V;Ca2+或Na+存在下,SA的zeta電位從-15.43m V分別增加到-7.61m V和-7.86m V,SA穩(wěn)定性下降;Ca2+存在下,SA的粒徑呈現(xiàn)較為明顯的變化(從138.4nm增加到500.1nm),表明SA發(fā)生團(tuán)聚行為。2.XDLVO理論分析顯示:疏水自由能決定了界面粘附自由能值的大小和正負(fù),溶液環(huán)境的改變影響了SA與膜的極性張力分項(xiàng),從而導(dǎo)致SA與膜界面間疏水自由能的改變。超濾膜界面的親水化程度增加,溶液p H提高,共存金屬離子的引入,可以有效提高膜界面及SA表面的極性張力,增大膜與污染物間的粘附自由能,從而減小SA的膜污染趨勢(shì)。腐殖酸HA和BSA溶液共存環(huán)境中,SA界面負(fù)電性和粒徑增大,界面極性張力分項(xiàng)減小,導(dǎo)致膜與SA界面間的粘附自由能降低。在相同溶液環(huán)境下,SA與CA的粘附自由能高于PES膜和PVDF膜,且SA在親水性PVDF/PVA膜上的粘附自由能高于疏水性PVDF膜。隨著p H升高,SA的粘附自由能增大。在Na+和Ca2+存在時(shí),SA+Na+和SA+Ca2+比單一SA與膜的粘附自由能增大。在HA和BSA存在下,SA+HA和SA+BSA比單一SA與膜的粘附自由能降低。SA+HA與三種超濾膜中CA膜的粘附自由能最高;SA+BSA的混合比例對(duì)粘附自由能影響不明顯。3.宏觀膜污染過(guò)濾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示:隨著p H值增加,單一SA,SA+HA和SA+BSA混合體系的膜污染情況均有所降低。Na+存在下,SA的通量衰減曲線變化不明顯,不可逆污染指數(shù)和堵孔阻力有所下降;Ca2+的存在使得SA的通量衰減速率和損失量均明顯增加,濾餅阻力明顯增加。HA和BSA的存在,均使得SA的不可逆和堵孔吸附阻力增加。SA在親水性PVDF/PVA膜上的污染程度均小于疏水性PVDF膜污染。在CA超濾膜上,SA+HA的膜污染較PES和PVDF超濾膜污染程度輕。過(guò)濾過(guò)程的膜通量衰減和膜污染數(shù)學(xué)模型分析數(shù)據(jù)驗(yàn)證了XDLVO理論分析結(jié)果,為超濾膜改性和膜前預(yù)處理調(diào)控提供了基礎(chǔ)研究依據(jù)。4.以膜污染數(shù)學(xué)分析模型的初期通量下降速率、不可逆污染指數(shù)(rir)及堵孔阻力(Rf),與XDLVO理論中粘附自由能的相關(guān)性,其中最佳相關(guān)系數(shù)分別為0.9435,0.8586和0.9548,表明實(shí)際膜污染與理論預(yù)測(cè)結(jié)果具有較好相關(guān)性,然而在Ca2+存在下,SA的粘附自由能結(jié)果與初期通量下降速率的相關(guān)系數(shù)較低,這可能是因?yàn)镃a2+的自身極性導(dǎo)致的。
[Abstract]:City sewage is an important water resource potential, membrane technology has played an important role in city sewage treatment. With the change of the life style of city residents, city sewage in the polysaccharide content increasing, the selection of sodium alginate (SA) as the representative of the polysaccharide, the pure water contact angle, standard interception rate and scanning electron microscopy and atomic force microscopy analysis techniques to obtain different immersion precipitation of hydrophobic polyvinylidene fluoride prepared by phase inversion (PVDF) ultrafiltration membrane, cellulose acetate (CA) and polyethersulfone (PES) ultrafiltration membrane interface parameters. With the zeta potential instrument of different H value and specific p the concentration of Ca2+, Na+ and humic acid (HA), bovine serum albumin (BSA) solution environment, analysis data of SA solution zeta potential and particle size characteristics of physicochemical parameters. In order to expand the colloid space theory (XDLVO) and macro filtration process The membrane fouling mathematical model, discusses the specific solution environment (P H, ion species, coexisting organic compounds), the membrane fouling behavior of SA in different material membrane interface. The results are as follows: 1. P H solution increased from 4 to 11, the zeta potential of SA decreased from -9.72m V to -21.4m V the presence of Ca2+ or Na+; and SA zeta from the -15.43m V potential was increased to -7.61m V and -7.86m V, the stability of SA decreased; the presence of Ca2+, the grain size of SA showed obvious changes (increased from 138.4nm to 500.1nm), SA showed that the aggregation behavior of.2.XDLVO analysis theory has shown that hydrophobic free energy determined the value of free energy of adhesion and positive solution environment changes affecting the sub polar tension SA and membrane, resulting in the interface of SA and membrane between the hydrophobic free energy change. The hydrophilic degree of ultrafiltration membrane interface increased, H is applied to improve the solution P, metal ions can be saved. In order to effectively improve the polar membrane interface and SA surface, increase the adhesion between the film and the free of pollutants, thereby reducing the membrane fouling of SA. Humic acid HA and BSA solution in a coexistence environment, SA interface and negatively charged particle size increased, interfacial polar tension breakdown decreases, cause adhesion free film with SA interface the energy was decreased. In the same solution under the environment of SA and CA, adhesion free energy is higher than that of PES film and PVDF film, and the adhesive free SA in hydrophilic PVDF/PVA membrane can be higher than that of hydrophobic PVDF membrane with P. The increase of H, SA can increase the adhesion of freedom. In the presence of Na+ and Ca2+, SA +Na+ SA+Ca2+ and SA with single freedom than adhesion film can be increased. In the presence of HA and BSA, SA+HA and SA+BSA than single SA and membrane free adhesion can reduce.SA+HA and three kinds of membrane CA membrane adhesion free energy is highest; the mixed proportion of SA+BSA on the adhesion of free energy does not significantly influence the.3. macro view of membrane pollution Dye filtration experiment data: with P H increase in the value of a single SA, SA+HA and SA+BSA mixed system of membrane fouling was decreased by the presence of.Na+, SA flux attenuation curve did not change significantly, irreversible pollution index and the pore blocking resistance decreased; in the presence of Ca2+ SA flux decay rate and loss amount the cake resistance increased significantly, significantly increased.HA and BSA, the SA irreversible adsorption resistance and plugging holes increased.SA in hydrophilic PVDF/PVA membrane pollution levels were less than the hydrophobic PVDF membrane fouling. In CA ultrafiltration membrane, membrane pollution SA+HA staining is higher than that of PES and PVDF ultrafiltration membrane pollution light the flux of membrane filtration process. The attenuation and the membrane fouling mathematical model analysis data to verify the analytical results of XDLVO theory, which provides a basis for the research on the basis of.4. to membrane fouling mathematical analysis model for initial flux regulation of UF membrane modification and pretreatment Drop rate, irreversible pollution index (RIR) and pore block resistance (Rf), and the correlation between the adhesion of XDLVO free energy theory, the best correlation coefficients were 0.9435,0.8586 and 0.9548, showed that the actual membrane fouling and the predicted results have good correlation, however, in the presence of Ca2+, SA and the free energy of adhesion the initial flux decline rate of correlation coefficient is low, this may be because Ca2+ its polarity of lead.

【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ028.8;X703

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本文編號(hào)：1670365