近年來(lái)膜分離技術(shù)在污水處理領(lǐng)域脫穎而出并獲得迅速的發(fā)展。但是污水處理中的生物大分子、無(wú)機(jī)鹽、腐殖質(zhì)和活性污泥等都會(huì)引起嚴(yán)重的膜污染,這是膜技術(shù)在污水處理中大規(guī)模工業(yè)化的最大瓶頸。本文以聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料為研究對(duì)象,將有機(jī)殺菌劑4,5-二氯-N-辛基-4-異噻唑啉-3-酮(DCOIT)作為添加劑來(lái)制備工藝簡(jiǎn)便、成本低廉的PVDF-DCOIT復(fù)合中空纖維膜,從而顯著提高PVDF膜的抗污染性能以及應(yīng)用價(jià)值。首先采用傳統(tǒng)的非溶劑致相分離法將DCOIT與PVDF均勻共混,輔以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、丙三醇等親水改性劑,在不影響DCOIT殺菌活性的條件下制備出具有良好抗污染性的復(fù)合中空纖維膜。相比于PVDF膜,改性膜的接觸角(63.35°),純水通量(393.86 L·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1))、孔隙度(84.68%)及平均孔徑(0.54μm)均反映出了更好的滲透性能。而掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)表征驗(yàn)證了DCOIT在膜基質(zhì)中均勻共混,且改性膜具有更光滑的膜表面和飽滿的指狀孔結(jié)構(gòu),因此PVDF-DCOIT復(fù)合改性膜在形貌結(jié)構(gòu)和滲透性能方面均有所改善。然后通過(guò)死端過(guò)濾實(shí)驗(yàn)考察了改性膜對(duì)天然有機(jī)物和活性污泥的抗污染性能。在牛血清蛋白(BSA)、海藻酸鈉(SA)和腐殖酸(HA)溶液中,改性膜表面的污染情況比未改性膜分別減緩了26%、19%和74%;在厭氧污泥過(guò)濾實(shí)驗(yàn)中經(jīng)三次水力清洗后改性膜的通量恢復(fù)率可達(dá)到81.4%、69.9%和63.6%,而未改性膜三個(gè)階段的通量恢復(fù)率僅為73.7%、50.5%和45.7%,改性膜的總通量恢復(fù)率比未改性膜提高了39%,體現(xiàn)出良好的抗有機(jī)物污染和抗微生物污染性能。最后,在44天膜生物反應(yīng)器(MBR)的長(zhǎng)期運(yùn)行中,改性膜跨膜壓差的提高速率比非改性膜減緩了約44.1%,且改性膜反應(yīng)器中的胞外聚合物(EPS)和溶解性有機(jī)物產(chǎn)物(SMP)含量比非改性膜反應(yīng)器有所減少,這有利于減弱其對(duì)膜表面的附著從而有效緩解微生物污染。同時(shí)兩反應(yīng)器的COD去除率都高于91%,但通過(guò)比較污泥產(chǎn)甲烷活性、MLVSS濃度等發(fā)現(xiàn)改性膜反應(yīng)器中的微生物活性略低于非改性膜,說(shuō)明DCOIT的釋放對(duì)MBR中的厭氧污泥活性產(chǎn)生了抑制,但其抑制作用很有限。綜合其抗污染性能和滲透性能的優(yōu)勢(shì),PVDF-DCOIT復(fù)合改性膜在污水處理中具有一定的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ051.893;X703
【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 綜述
    1.1 膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介
    1.2 膜材料的特點(diǎn)及分類
    1.3 膜的制備方法
    1.4 PVDF膜材料的發(fā)展與應(yīng)用
        1.4.1 PVDF膜材料的性質(zhì)
        1.4.2 PVDF膜的膜污染類型
        1.4.3 PVDF膜的抗污染研究進(jìn)展
    1.5 研究目的、研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容
        1.5.3 技術(shù)路線圖
2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.1 主要化學(xué)試劑
        2.1.2 主要儀器設(shè)備
    2.2 PVDF-DCOIT復(fù)合改性膜的表征方法
        2.2.1 親水性測(cè)定
        2.2.2 純水通量測(cè)定
        2.2.3 平均孔徑測(cè)定
        2.2.4 孔隙率測(cè)定
        2.2.5 掃描電子顯微鏡
        2.2.6 X射線能譜儀
        2.2.7 原子力顯微鏡
    2.3 短期實(shí)驗(yàn)中的抗膜污染性能研究
        2.3.1 PVDF-DCOIT復(fù)合膜對(duì)天然有機(jī)物的抗污染性能
        2.3.2 PVDF-DCOIT復(fù)合膜對(duì)微生物污染物的抗污染性能
    2.4 長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)中的MBR裝置及運(yùn)行方式
        2.4.1 MBR實(shí)驗(yàn)裝置
        2.4.2 MBR的營(yíng)養(yǎng)液成分
    2.5 常規(guī)水質(zhì)測(cè)試方法
        2.5.1 活性污泥的揮發(fā)性懸浮固體濃度
        2.5.2 化學(xué)需氧量的測(cè)定方法
        2.5.3 胞外聚合物（EPS）的提取方法
        2.5.4 多糖的測(cè)定方法
        2.5.5 蛋白質(zhì)的測(cè)定方法
3 PVDF-DCOIT復(fù)合中空纖維膜的制備與性能表征
    3.1 引言
    3.2 PVDF-DCOIT復(fù)合中空纖維膜的制備
    3.3 膜的親水性
    3.4 膜的純水通量
    3.5 膜的孔隙率與平均膜孔徑
    3.6 PVDF-DCOIT復(fù)合中空纖維膜的形貌與結(jié)構(gòu)
    3.7 本章小結(jié)
4 PVDF-DCOIT復(fù)合中空纖維膜的抗污染性能研究
    4.1 引言
    4.2 膜的短期實(shí)驗(yàn)抗污染性能研究
        4.2.1 PVDF-DCOIT復(fù)合膜對(duì)天然有機(jī)物的抗污染性能
        4.2.2 PVDF-DCOIT復(fù)合膜對(duì)微生物污染物的抗污染性能
    4.3 PVDF-DCOIT改性膜在MBR中的長(zhǎng)期運(yùn)行狀況
        4.3.1 PVDF-DCOIT改性膜的跨膜壓差變化情況
        4.3.2 PVDF-DCOIT改性膜表面的膜污染形貌表征
        4.3.3 MBR中微生物代謝物濃度的變化情況
        4.3.4 MBR的處理效果
        4.3.5 MBR中厭氧污泥的活性狀況
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號(hào)：2893105