本文關(guān)鍵詞：采用聚合多巴胺對有機膜親水接枝改性及生物污染特性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：膜污染是膜技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展的主要障礙,而提高膜的親水性是解決膜污染的主要途徑之一。本文以多巴胺自聚合性及其化學(xué)特性為背景,通過對PVDF微濾膜和CTA正滲透膜活性層涂覆聚合多巴胺和接枝氨基聚乙二醇(mPEG-NH2),實現(xiàn)膜表面功能化;再對改性膜進(jìn)行膜性能表征,并著重研究了改性膜在膜生物反應(yīng)器(MBR)中的膜污染特性。首先,通過膜表面的聚合多巴胺層將氨基聚乙二醇(mPEG-NH2)接枝至PVDF微濾膜和CTA正滲透膜活性層表面,并考察膜表面的形態(tài)結(jié)構(gòu)、粗糙度、親水性和滲透通量等基本參數(shù)。接著,本文分別針對在MF-MBR短期恒壓和長期恒流運行條件下的PVDF微濾膜,在OMBR中短期和長期運行條件下的CTA正滲透膜,考察改性對水通量、鹽反混通量、膜表面EPS、通量恢復(fù)率等參數(shù)的影響。本文主要得出如下結(jié)果:(1)場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)和原子力掃描電鏡(AFM)的分析結(jié)果顯示,多巴胺涂覆及接枝改性使PVDF微濾膜孔縮小和孔隙率降低;PVDF膜及CTA膜表面粗糙度均有所增加。涂覆改性與接枝改性使膜表面的親水性增強,PVDF原膜接觸角為76.3°,多巴胺改性膜和PEG接枝膜接觸角分別為56.2°和50.3°;CTA原膜接觸角為91.4°,多巴胺改性膜和PEG接枝膜接觸角分別為71.2°和64.2°。經(jīng)多巴胺涂覆后,PVDF膜和CTA膜純水通量分別降至原膜的0.87和0.93倍;再經(jīng)PEG接枝后,兩者純水通量進(jìn)一步降低;多巴胺涂覆與PEG接枝CTA膜的鹽反混通量分別為原膜的0.90和0.86倍。CTA原膜經(jīng)多巴胺涂覆和mPEG-NH2接枝后,其水滲透系數(shù)(A)出現(xiàn)一定量的減小,分別降至原膜的0.98和0.93倍;鹽滲透系數(shù)(B)降至原膜的0.83和0.51倍;而支撐層結(jié)構(gòu)參數(shù)(S)分別比CTA原膜大18%和33%。(2)PVDF微濾膜在MF-MBR短期恒壓運行時,涂覆或接枝時間越長,改性膜水通量衰減越慢,表現(xiàn)出了一定的抗通量衰減能力,并且接枝mPEG-NH2后,膜通量衰減得到進(jìn)一步減緩;在長期恒流運行時,當(dāng)所有污染膜經(jīng)清洗后回用,其比膜通量衰減加劇,但PEG接枝改性膜仍舊表現(xiàn)出了較好的抗通量衰減能力。膜阻力和FESEM分析結(jié)果表明涂覆和接枝物質(zhì)可能有效抑制了難清洗污染物質(zhì)在PVDF膜孔隙中的積累和吸附,同時也抑制了蛋白質(zhì)類物質(zhì)在膜表面的積累。經(jīng)50°C,1%的表面活性劑的清洗后,PVDF原膜、多巴胺改性膜和PEG接枝膜的通量恢復(fù)率分別達(dá)到57.2%,71.6%和81.1%。(3)CTA改性膜在OMBR短期運行時,隨著涂覆或接枝時間的增加,改性膜水通量衰減漸趨平緩,表現(xiàn)出一定的抗通量衰減能力;鹽反混通量的變化趨勢則與水通量相似。在長期過濾階段,改性膜都表現(xiàn)出一定的抗污染能力;有趣的是,鹽/水通量比率始終是一個穩(wěn)定值,并不受水通量或鹽通量的衰減而發(fā)生太大變化。第一個過濾周期后,多巴胺改性膜表面濾餅層中蛋白質(zhì)與多糖的總含量和蛋白質(zhì)占比均低于原膜;PEG接枝改性膜表面蛋白質(zhì)占比比多巴胺涂覆膜低5.69%。經(jīng)水力清洗后,CTA原膜、多巴胺改性膜和PEG接枝膜均有高達(dá)90%的水通量恢復(fù)率,再經(jīng)1 h滲透反洗操作后,所有CTA膜的水通量恢復(fù)率有微弱提升。污染CTA膜經(jīng)清洗并再使用一個過濾周期后,所有CTA膜活性層表面均被塊狀污染物層覆蓋,受到嚴(yán)重膜污染。相對于多巴胺改性膜和PEG接枝膜,CTA原膜表面附著的蛋白質(zhì)和β-多糖均最少。這表明多巴胺改性膜和PEG接枝膜表面的膜污染狀況更為嚴(yán)重,可能是因為膜清洗減弱了改性膜表面聚合多巴胺層和PEG接枝層的抗污染特異性,同時OMBR中較高的有機污染水平也加劇了膜污染。
【關(guān)鍵詞】：膜污染 聚合多巴胺 氨基聚乙二醇 微濾 正滲透 膜生物反應(yīng)器
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-29
• 1.1 水處理膜技術(shù)12-14
• 1.2 正滲透研究進(jìn)展14-20
• 1.2.1 正滲透過程原理14
• 1.2.2 滲透傳質(zhì)理論與模型14-15
• 1.2.3 正滲透濃差極化現(xiàn)象15-17
• 1.2.4 正滲透膜污染的研究進(jìn)展17-19
• 1.2.5 正滲透膜的發(fā)展歷程19
• 1.2.6 正滲透的應(yīng)用19-20
• 1.3 膜生物反應(yīng)器中膜污染的研究進(jìn)展20-25
• 1.3.1 膜生物反應(yīng)器基本原理20-21
• 1.3.2 膜污染現(xiàn)象的表征21
• 1.3.3 膜污染機理21-23
• 1.3.4 膜污染影響因素23-24
• 1.3.5 膜清洗方法24-25
• 1.4 多巴胺在膜改性方面的研究進(jìn)展25-28
• 1.4.1 多巴胺涂覆改性26-27
• 1.4.2 多巴胺涂覆層上的接枝改性27-28
• 1.5 本課題的研究目的和意義28-29
• 第2章 實驗材料、裝置及研究方法29-46
• 2.1 實驗材料和儀器29-31
• 2.1.1 膜材料29
• 2.1.2 實驗試劑29-30
• 2.1.3 實驗儀器30-31
• 2.2 實驗裝置及研究方法31-46
• 2.2.1 制備改性膜31-33
• 2.2.2 PVDF微濾膜和CTA正滲透膜的分析和表征33-34
• 2.2.3 PVDF微濾膜的滲透性能表征34
• 2.2.4 CTA正滲透膜的滲透性能表征34-37
• 2.2.5 膜生物反應(yīng)器裝置及工藝37-42
• 2.2.6 膜污染分析和表征42-46
• 第3章 聚合多巴胺涂覆及PEG接枝改性46-56
• 3.1 制備改性膜46
• 3.2 結(jié)果與討論46-55
• 3.2.1 改性對膜表面微觀形貌的影響46-49
• 3.2.2 改性對膜表面紅外光譜的影響49-50
• 3.2.3 改性對膜表面接觸角的影響50-51
• 3.2.4 改性對膜滲透通量的影響51-54
• 3.2.5 改性對膜滲透性能參數(shù)的影響54-55
• 3.3 本章小結(jié)55-56
• 第4章 MF-MBR中PVDF微濾膜抗污染性能研究56-68
• 4.1 改性對短期過濾膜通量的影響56-57
• 4.1.1 多巴胺涂覆時間對膜通量的影響56-57
• 4.1.2 m PEG-NH2接枝時間對膜通量的影響57
• 4.2 改性對長期過濾膜抗污染性能的影響57-66
• 4.2.1 改性對臨界通量的影響58-59
• 4.2.2 改性對COD及NH_4~+-N去除效果的影響59-61
• 4.2.3 改性對膜通量衰減的影響61-62
• 4.2.4 改性對膜阻力的影響62
• 4.2.5 改性對膜表面污染物的影響62-63
• 4.2.6 改性對污染膜表面形態(tài)的影響63-64
• 4.2.7 改性對膜清洗通量恢復(fù)的影響64-66
• 4.3 本章小結(jié)66-68
• 第5章 OMBR中CTA正滲透膜抗污染性能研究68-82
• 5.1 改性對短期過濾膜通量的影響68-72
• 5.1.1 多巴胺涂覆時間對膜滲透通量的影響68-70
• 5.1.2 mPEG-NH_2接枝時間對膜通量的影響70-72
• 5.2 改性對長期過濾膜抗污染性能的影響72-80
• 5.2.1 改性對膜通量衰減的影響72-75
• 5.2.2 改性對膜阻力的影響75-76
• 5.2.3 改性對膜表面污染物的影響76-77
• 5.2.4 改性對污染膜表面形態(tài)的影響77-79
• 5.2.5 改性對膜清洗通量恢復(fù)的影響79-80
• 5.3 本章小結(jié)80-82
• 第6章 結(jié)論與展望82-86
• 6.1 結(jié)論82-84
• 6.2 展望84-86
• 參考文獻(xiàn)86-92
• 攻讀學(xué)位期間的主要學(xué)術(shù)成果92-93
• 致謝93

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳永和;陳玉澄;張榮庭;董錫裕;劉長義;;L-卡別多巴的合成工藝改進(jìn)[J];醫(yī)藥工業(yè);1982年09期

2 肖中宜;尿中兒茶酚胺,多巴,多巴胺與5-羥吲哚醋酸[J];國外醫(yī)學(xué).臨床生物化學(xué)與檢驗學(xué)分冊;1990年02期

3 胡芳,李永鍵;6-溴-L-多巴的合成研究[J];核技術(shù);1992年10期

4 ;震顫麻痹治療劑—L-多巴的試制[J];武漢大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué));1973年01期

5 王幼筠;;多巴胺精細(xì)合成工藝[J];山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);1990年03期

6 ;多巴胺與記憶力密切相關(guān)[J];中國食品學(xué)報;2013年08期

7 芮亞然;劉維國;李冬玲;張嚴(yán);;多巴胺D2受體的同源模建研究[J];計算機與應(yīng)用化學(xué);2012年04期

8 向燦輝;;多巴胺在硫醇修飾電極上的電化學(xué)研究[J];廣東化工;2011年03期

9 彭珍榮;萬品珍;;L-酪氨酸合成L-多巴的研究[J];氨基酸雜志;1989年04期

10 鄧培紅;張軍;黎拒難;;聚氨基乙酸修飾碳黑微電極同時測定多巴胺和抗壞血酸[J];理化檢驗(化學(xué)分冊);2009年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李熙東;趙寶東;趙春玉;劉玉玲;李艷芹;;輔酶Q10對多巴胺損傷PC12細(xì)胞的影響[A];解剖學(xué)雜志——中國解剖學(xué)會2002年年會文摘匯編[C];2002年

2 李洪巖;宋文霞;鄭向雨;劉菲;饒艷偉;;腎臟局部多巴胺對NHE3、ENaC的調(diào)控作用[A];中國病理生理學(xué)會第九屆全國代表大會及學(xué)術(shù)會議論文摘要[C];2010年

3 葉謙;周峰;;仿生多巴胺衍生物用于表面修飾的研究進(jìn)展[A];甘肅省化學(xué)會第二十七屆年會暨第九屆甘肅省中學(xué)化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗交流會論文摘要集[C];2011年

4 華亮;成佳;朱瓊;吳霞琴;;多巴胺和抗壞血酸的同時檢測[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會2010年度學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

5 宋麗軍;;2例多巴胺外滲患者的護理體會[A];中華護理學(xué)會全國靜脈治療護理學(xué)術(shù)交流暨專題講座會議論文匯編[C];2010年

6 劉芳;蘇松坤;;昆蟲多巴胺的研究進(jìn)展[A];植物保護與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全論文集[C];2008年

7 余昌敏;羅明;曾鈁;鄭方遠(yuǎn);吳水珠;;基于環(huán)糊精的選擇性檢測多巴胺的多孔硅粒子的制備[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年

8 段語暉;王超展;衛(wèi)引茂;;合成功能化固相萃取吸附劑有效分離富集多巴胺[A];全國生物醫(yī)藥色譜及相關(guān)技術(shù)學(xué)術(shù)交流會（2012）會議手冊[C];2012年

9 許春萱;王丹利;;基于鐵氰化鈰納米膜修飾玻碳電極測定多巴胺[A];河南省化學(xué)會2012年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2012年

10 吳春林;王賀云;黎川;魏忠;;聚氯乙烯電紡膜表面多巴胺修飾及去除廢水中重金屬離子的研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第31分會：靜電紡絲技術(shù)與納米纖維[C];2014年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 何敏;多巴胺與永恒的愛[N];衛(wèi)生與生活報;2007年

2 覃永年;多巴基地全面走出困境[N];中國體育報;2003年

3 孫國根;多巴胺D2受體對覺醒行為起重要調(diào)控作用[N];中國醫(yī)藥報;2010年

4 孟軍;多巴基地：打造世界一流訓(xùn)練基地[N];青海日報;2006年

5 記者 孟軍;多巴國家高原體育訓(xùn)練基地發(fā)揮大作用[N];青海日報;2008年

6 本報記者 侯志紅;馬家軍待解之謎[N];中國消費者報;2000年

7 記者 孟軍;多巴體育基地成為“國家級”[N];青海日報;2003年

8 本報記者 薛原;中國田徑蓄勢多巴[N];人民日報;2000年

9 實習(xí)生 連微靜邋記者 許琦敏;多巴胺控制果蠅“戀愛傾向”[N];文匯報;2008年

10 趙雪銀;低濃度多巴胺也可升壓[N];健康報;2005年

  本文關(guān)鍵詞：采用聚合多巴胺對有機膜親水接枝改性及生物污染特性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：374973