【摘要】：反滲透膜技術(shù)作為一種高效、清潔的水處理分離技術(shù),已廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。然而,在反滲透膜應(yīng)用過程中,依然面臨許多挑戰(zhàn),其中膜污染問題是制約其進一步發(fā)展和應(yīng)用的重要因素。本文采用二次界面聚合法對初生反滲透膜進行表面改性,在提高反滲透膜通量的同時,賦予膜優(yōu)異的抗粘附性能和抗生物污染性能。以荷正電的殼寡糖(COS)為功能材料,采用二次界面聚合法將COS引入到初生反滲透膜表面,制得COS改性反滲透膜。COS改性后,膜表面粗糙度降低,接觸角降至11.2±3.2°,改性膜的親水性顯著提高。膜的滲透通量提高了13.2%,且截留性能基本保持不變。以牛血清蛋白和溶菌酶作為模擬污染物,考察反滲透膜的抗有機物粘附性能,COS改性膜污染后的通量下降率小于未改性膜,且清洗后改性膜的通量恢復(fù)率大于91%,遠高于未改性膜。將反滲透膜與濃度為1×10~6 cfu/mL的菌懸液接觸污染7天后,COS改性膜的通量下降幅度遠遠小于未改性膜,且膜表面附著菌落較少。結(jié)果表明,COS改性反滲透膜具有較高的滲透通量,且具備較好的抗有機物和微生物粘附性能。以殼寡糖和雙氰胺為原料,采用微波液相合成法,合成以COS為骨架,以雙胍基為抗菌功能基團的雙胍基化殼寡糖(COSG)。利用二次界面聚合法將COSG接枝到初生反滲透膜表面,制備出COSG改性反滲透膜。與未改性膜相比,COS改性膜的滲透通量提高了16.5%,截留率基本保持不變。有機物污染測試顯示,COSG改性膜的通量下降率明顯小于未改性膜,且清洗后,膜的通量恢復(fù)率大于93%,遠高于未改性膜。將COSG改性膜分別與革蘭氏陰性菌大腸桿菌和革蘭氏陽性菌枯草桿菌接觸2小時后,膜面細菌死亡率均接近99.9%。且改性膜經(jīng)過兩種細菌懸浮液七天的連續(xù)污染后,仍保持優(yōu)異的選擇透過性能。結(jié)果表明,COSG改性反滲透膜具有較高的滲透通量,且表現(xiàn)出優(yōu)異的抗有機物、微生物粘附和抗生物污染性能。
【圖文】：

第一章 文獻綜述分為三個階段：一是均質(zhì)膜，以 C. E. Reid 發(fā)明的 CA 均質(zhì)膜為代表，通量較低；二是非對稱反滲透膜，以 Yuster、Loeb 和 Sourirajan 研發(fā)稱反滲透膜為代表，其表皮層致密，，支撐層呈梯度疏松，通量較均質(zhì)膜個數(shù)量級；三是復(fù)合反滲透膜，以 Filmtec 公司研發(fā)的 FT-30 芳香聚酰膜為代表，其優(yōu)勢是抗壓密性較好和透水率較高（在相同條件下，水通稱反滲透膜高約 50%~100%）[8]。復(fù)合反滲透膜是第三代分離膜，具選擇透過性能、應(yīng)用 pH 范圍廣、化學(xué)穩(wěn)定性高、操作壓力低等優(yōu)勢，目前應(yīng)用最廣的商品反滲透膜。如圖 1-1，芳香聚酰胺復(fù)合反滲透膜通分組成，從上到下依次為致密的超薄芳香聚酰胺分離層（約 0.2 μm）、層（40~70 μm）和無紡布增強層（約 110 μm）。其分離層是通過高反應(yīng)元胺和多元酰氯功能單體在多孔支撐層上界面聚合反應(yīng)形成的。

表面的沉積而引起的[17, 19]。通常膠體污染物可以分為無機污染子。水中的無機污染物主要有硅酸鋁、二氧化硅、氧化鐵/氫氧化物子主要有多糖、蛋白質(zhì)以及一些天然有機物[20]。膜表面形成的膠致水透過阻力的增加和嚴重的濃差極化現(xiàn)象，使膜的滲透通量降低力升高[21]。滲透膜的微生物污染是微生物在膜表面吸附沉積、生長繁殖形成的過程，“生物膜”形成的重要前提因素是微生物和營養(yǎng)物質(zhì)（生物）的存在。微生物在生物膜的形成過程中，吸收水中的營養(yǎng)物質(zhì)，聚合物（EPS），EPS 也會在生物膜上不斷堆積，對微生物起到支用[22, 23]。上述四種膜污染類型中，有機物污染和微生物污染因其特殊性和相[30]，對反滲透水處理系統(tǒng)的影響最為嚴重[24-29]。嚴重的膜污染的破壞、選擇透過性能的下降、壽命的縮短，且形成的生物膜會增力、堵塞膜孔，最終造成系統(tǒng)運行成本的提高和能源的浪費[31-3
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ051.893

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本文編號：2659001