苦咸水軟化是解決我國(guó)淡水資源短缺的有效途徑之一,本課題通過(guò)模擬我國(guó)黃淮地區(qū)華北山前沖積平原與中部沖積平原交接處的苦咸水為研究對(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試裝置,構(gòu)建納濾(NF)膜法軟化系統(tǒng),積極探索影響NF膜污染的因素,以期達(dá)到減輕膜污染,降低產(chǎn)水費(fèi)用,加速苦咸水軟化的工業(yè)化發(fā)展。本課題主要包含以下幾個(gè)方向的研究:(1)考察了包括跨膜壓差(0.60-2.20MPa)、切向流速(0.09-0.31m·s~(-1))和進(jìn)水溫度(17-37?C)等操作條件和pH值(3-10)、TDS(1317-5926mg·L~(-1))等進(jìn)水物性對(duì)DL、DK型NF膜軟化分離性能的影響效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,DK膜的最佳操作壓力1.60MPa、DL膜的最佳操作壓力為1.50MPa,DK膜的最佳切向流速選定0.17m·s~(-1),DL膜的最佳切向流速選定0.15m·s~(-1)、進(jìn)水溫度25?C時(shí),NF膜軟化系統(tǒng)有較高的膜產(chǎn)水通量。同時(shí)DK和DL膜對(duì)主要二價(jià)成垢離子Ca~(2+)、Mg~(2+)、CO_3~(2-)和SO_4~(2-)的具有較高截留率,表明NF膜有良好的軟化分離性能。DK和DL納濾膜比通量隨pH值的增加分別呈先上升后下降和緩慢下降的趨勢(shì),pH為6.0時(shí),膜比通量最大而TDS、Mg~(2+)、Ca~(2+)的去除率卻相對(duì)較小,可以推測(cè)pH增大到6左右時(shí)正好達(dá)到等電點(diǎn),膜污染減弱所以膜比通量最大。膜比通量隨進(jìn)水TDS的增加呈整體下降趨勢(shì),TDS去除率下降,Mg~(2+)離子和Ca~(2+)離子的去除率變化不大,因?yàn)殡S著進(jìn)水鹽度的增加,納濾膜表面及膜孔內(nèi)的Donnan效應(yīng)和靜電效應(yīng)減弱,從而導(dǎo)致納濾膜對(duì)溶液中離子的截留率降低,但溶質(zhì)穿過(guò)膜的推動(dòng)力變大,使更多溶質(zhì)穿過(guò)膜。(2)考察膜面的有機(jī)污染在TOC(2.72-12.24mg·L~(-1))的進(jìn)水條件下,隨進(jìn)水TOC的增加膜比通量呈整體下降趨勢(shì)。結(jié)果表明,對(duì)UV_(254)的平均去除率保持在85%以上,腐殖酸表面所含的多種官能團(tuán)可以與水中共存的金屬離子進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng),形成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征的大分子物質(zhì)導(dǎo)致膜污染加重,形成厚的濾餅層可以提高納濾膜對(duì)離子的截留率。DL膜的粗糙度(Rms)大小順序?yàn)?改變Mg~(2+)改變Ca~(2+)同時(shí)改變Ca~(2+)和Mg~(2+)。有機(jī)物的去除率上升,是因?yàn)殁}鎂離子濃度高時(shí)能與與腐殖酸形成“鹽橋”,或者形成Ca~(2+)-HA和Mg~(2+)-HA復(fù)合物堵塞膜孔使膜通量下降,有機(jī)物去除率上升,通過(guò)三維熒光可以明顯發(fā)現(xiàn)。HA單獨(dú)存在或與不同的陽(yáng)離子共存時(shí),膜比通量下降情況如下HAHA+Na ClHA+CaCl_2=HA+MgSO_4HA+FeCl_3,HA與不同陽(yáng)離子共存時(shí)污染的協(xié)同效應(yīng)導(dǎo)致通量下降不同,因?yàn)镠A分子對(duì)膜影響最嚴(yán)重,易于沉積在膜上導(dǎo)致膜孔阻塞。(3)根據(jù)前期進(jìn)水物性和流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,各操作條件均保持最佳分離效果的狀態(tài),進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行(操作壓力1.50±0.05MPa、切向流速0.15m·s~(-1)和溫度25℃)�？疾炝薉L納濾膜對(duì)苦咸水中主要無(wú)機(jī)離子及天然有機(jī)物的截留效果,進(jìn)而研究在長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中DL膜對(duì)苦咸水的軟化分離效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,膜產(chǎn)水通量、對(duì)無(wú)機(jī)鹽的截留率和對(duì)總有機(jī)碳的去除率(以UV_(254)值計(jì))均隨操作時(shí)間的增加呈不斷下降的趨勢(shì),并且能去除苦咸水中40%的Ca~(2+)和Mg~(2+),納濾膜脫鹽順序?yàn)?Mg~(2+)Ca~(2+)Na~+K~+。大幅度降低苦咸水的硬度,納濾膜的軟化分離性能良好,運(yùn)行至267h時(shí),膜比通量下降幅度超過(guò)10%,進(jìn)行化學(xué)清洗,酸洗后膜比通量恢復(fù)率達(dá)到90.97%,酸洗加堿洗后該值高達(dá)94.57%。結(jié)合掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡表征結(jié)果,可知化學(xué)清洗對(duì)膜污染有較好的去除效果。
【學(xué)位單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TU991.26
【部分圖文】：

圖 1-1 使用邊界層描述濃差極化Fig. 1-1 Concentration polarisation is by using the boundarlayer包括無(wú)機(jī)污染、有機(jī)污染、微生物污染、膠體污常見(jiàn)的影響膜污染的污染物如表 1-1 所示。機(jī)污染主要是指鈣離子、鎂離子等二價(jià)陽(yáng)離子與形成的沉淀所造成的污染，其中以碳酸鈣和硫酸機(jī)污染的原因歸結(jié)為無(wú)機(jī)鹽的表面晶體和主體晶的下降歸結(jié)為兩者綜合作用的結(jié)果，且具體受操0]。

高的表面積使不同組分的 NOM 更容易被膜保留[108]。Ca2+離子存在電荷產(chǎn)生屏蔽中和或與表面的官能團(tuán)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)[109]。通過(guò) Ca2+物的原因是 HA 分子形成小的，卷曲的結(jié)構(gòu)，如圖 1-3 所示[110]。]等研究 Mg2+離子和 HA 在 NF270 膜軟化地表水過(guò)程中對(duì)膜污染的Mg2+時(shí)，進(jìn)水溶液的滲透通量有輕微下降，僅添加 HA 時(shí)下降了，在時(shí)，滲透通量下降高達(dá) 70%，這主要是因?yàn)?Mg2+在 HA 分子和膜了橋連劑作用。HA 形成疏松的污染層，Mg2+離子的加入，致使雙電膜表面和腐殖酸大分子的電荷減少，最終在膜表面和 HA 之間的靜表面形成一緊湊的污染層，最終導(dǎo)致進(jìn)一步滲透通量減少。同樣地膜總污染阻力和污染不可逆性，因?yàn)?Ca2+和 HA 結(jié)合形成復(fù)合物但同時(shí)添加 Na+和 Ca2+離子于溶液中，可以減緩膜污染，因?yàn)?Na+減的絡(luò)合或通過(guò)靜電屏蔽減弱鈣離子和帶負(fù)電荷的膜與 HA 之間的粘

圖 2-2 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡 (a. DK 膜 b. DL 膜)Fig.2-2 Field emission scanning electron microscope images (a. DK membranes b. DL membran.4.2 掃描探針顯微鏡（AFM）原子力顯微鏡可用于觀察膜片的表面形貌，結(jié)合 SEM 對(duì)膜污染情況進(jìn)行深入分先選取一小塊膜片將其固定于樣品架上，根據(jù)需要選取 6μm×6μm 的表面來(lái)表征。子探針逐漸與膜面接近至剛接觸時(shí)，產(chǎn)生的原子作用力將使探針頂端偏離原來(lái)的。所以樣品表面的形貌可以根據(jù)探針的偏離量間接獲得。實(shí)驗(yàn)測(cè)試采用輕敲模式，面的粗糙度表征采用均方根粗糙度（RMS）。例如圖 2-3 為某特定條件下 DK 和 DL三維 AFM 圖。Rms=15.52Rms=16.94 b

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7 ;二醋酸纖維素苦咸水膜的制備[J];海水淡化;1979年01期

8 ;太陽(yáng)能蒸餾淡化苦咸水的推廣試驗(yàn)[J];海水淡化;1977年01期

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本文編號(hào)：2808668