如何更加深入的了解膜污染過程是有效控制膜污染的核心問題,更是指導(dǎo)膜組件優(yōu)化和高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。本文應(yīng)用Zeta電位監(jiān)測(cè)及超聲時(shí)域反射技術(shù)聯(lián)合同步在線監(jiān)測(cè)的方法,對(duì)典型有機(jī)污染物的膜污染行為及特征進(jìn)行了研究,以此來建立科學(xué)的分析和評(píng)價(jià)膜污染方法。首先,對(duì)膜污染進(jìn)程進(jìn)行了膜面Zeta電位的超濾膜原位同步監(jiān)測(cè),對(duì)膜污染過程中的界面電位變化進(jìn)行了實(shí)時(shí)表征。研究發(fā)現(xiàn),在膜污染的不同階段Zeta電位的變化趨勢(shì)也不盡相同。在膜孔堵塞階段,Zeta電位呈快速下降狀態(tài)。當(dāng)Zeta電位呈緩慢下降趨勢(shì)時(shí)是濾餅層形成階段。進(jìn)入濾餅層壓實(shí)階段時(shí)Zeta電位趨于穩(wěn)定,由于此時(shí)的膜表面已被實(shí)驗(yàn)?zāi)の廴疚锼采w,膜面電位完成了從膜本征電位向污染物本征電位的過渡,穩(wěn)定后的電位值幾乎不再變化。在此研究基礎(chǔ)上,采用“差異時(shí)段過濾膜污染累積”方法對(duì)膜污染過程進(jìn)行研究,并引入膜電位特征參數(shù)AZetaft2t1作為評(píng)價(jià)指標(biāo),與膜不可逆污染阻力做皮爾森相關(guān)性系數(shù)分析。研究發(fā)現(xiàn),差異時(shí)段膜過濾中膜的不可逆污染程度與其過濾初期表面Zeta電位變化呈現(xiàn)出良好的負(fù)相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明Zeta電位變化最劇烈時(shí)是過濾過程膜不可逆污染的主要階段累積階段,膜面不可逆污染的累積會(huì)加速膜過濾到達(dá)穩(wěn)定階段。相同條件下四種膜污染物形態(tài)中,SA過濾中不可逆污染累積量最大,計(jì)算得到的不可逆阻力達(dá)3.77E+12 m-1,而過濾達(dá)到穩(wěn)定階段的時(shí)間卻最短。四種膜污染物最終造成的不可逆污染程度由大到小依次為SAMFsBSAHA。其次,聯(lián)合超聲時(shí)域反射技術(shù)(UTDR),在對(duì)膜污染進(jìn)行Zeta電位監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)了膜過濾過程中濾餅層厚度及密度的實(shí)時(shí)表征。UTDR不僅能有效的監(jiān)測(cè)污染層的形成和生長,還可以通過差動(dòng)信號(hào)振幅的變化來表征污染層的密度變化。本研究通過對(duì)超聲回波信號(hào)與濾餅層厚度間的協(xié)同關(guān)系來判斷膜過濾進(jìn)入濾餅層壓實(shí)階段的時(shí)間。利用Zeta電位與超聲時(shí)域反射技術(shù)聯(lián)合在線監(jiān)測(cè)的方法彌補(bǔ)了各自的不足,更有利于在原位監(jiān)測(cè)過程中了解膜污染過程的特點(diǎn)。結(jié)果表明,四種污染物進(jìn)入濾餅層形成和壓實(shí)階段所需的時(shí)間由快到慢依次為SAMFsBSAHA。利用超聲差動(dòng)信號(hào)計(jì)算得實(shí)驗(yàn)最終各污染層厚度從厚到薄依次為HA、BSA、MFs和SA。通過XDLVO理論計(jì)算可知,膜-SA及SA-SA之間的相互作用力均大于其他幾種污染物與膜及各自之間的相互作用力,膜污染過程中SA在膜面上的吸附速率較快,又由于自身作用力相對(duì)較強(qiáng),更容易被壓實(shí),且根據(jù)超聲反射數(shù)據(jù)計(jì)算得SA過濾最終形成的濾餅層也最薄。上述工作對(duì)于科學(xué)的判別膜污染的變化階段和選擇最佳的膜污染的控制時(shí)機(jī)有著重要的意義。
【學(xué)位單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ051.893;TU991.2
【部分圖文】：

Ｃｏｎｔｏｉｓ邋＊Ｈｆｌｒ邋ｄ？ｉ邐Ｉ逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖１－２邋（ａ）邋Ｘ射線成像裝置（ｂ）氫氧化鐵在膜孔內(nèi)的沉積過程逡逑１．３．４電化學(xué)阻抗譜技術(shù)（Ｅ１Ｓ）逡逑電化學(xué)阻抗譜是給電化學(xué)系統(tǒng)施加一個(gè)頻率不同的小振幅的交流信號(hào)，測(cè)量逡逑交流信號(hào)電壓與電流的比值（此比值即為系統(tǒng)的阻抗）隨正弦波頻率ｗ的變化，逡逑或者是阻抗的相位角0隨ｗ的變化。進(jìn)而分析電極過程動(dòng)力學(xué)、雙電層和擴(kuò)散等，逡逑實(shí)現(xiàn)對(duì)傳質(zhì)過程及其機(jī)理的研宄。Ａｎｔｏｎｙ等人［Ｍ］研究證明電阻抗對(duì)膜結(jié)構(gòu)的變逡逑化很敏感，電化學(xué)阻抗譜可用于在線監(jiān)測(cè)膜污染過程。電阻抗測(cè)試裝置主要由進(jìn)逡逑

應(yīng)用到對(duì)中空纖維膜的污染檢測(cè)中，并將本來適用于平板膜的監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行了適逡逑應(yīng)性改造，實(shí)驗(yàn)采用線狀電極內(nèi)置于中空纖維膜膜絲內(nèi)部，環(huán)狀電極包圍在膜絲逡逑外圍的方式，如圖１－３邋Ｕ）。整個(gè)系統(tǒng)浸沒于電解質(zhì)溶液中，在兩電極之間施加一逡逑個(gè)交流電流信號(hào)來測(cè)量整個(gè)膜過程的阻抗變化，如圖１－３邋（ｂ）。結(jié)果表明，膜孔逡逑隙率的增加會(huì)引起膜兩側(cè)電阻抗的增加。Ｔｒｉｅｕ等人用中空纖維膜內(nèi)壓式死端逡逑過濾的方法過濾二氧化硅溶液，并利用ＥＩＳ對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明，隨逡逑著過濾的不斷進(jìn)行，濾餅層的孔隙率在逐漸增加，同時(shí)濾餅層的厚度可以被確定。逡逑上述眾多研宄均證實(shí)，電化學(xué)阻抗譜技術(shù)是在線監(jiān)測(cè)膜污染的有效手段，但其監(jiān)逡逑測(cè)受膜結(jié)構(gòu)的限制較為明顯。逡逑１．３．５超聲時(shí)域反射技術(shù)（ＵＴＤＲ）逡逑超聲時(shí)域反射技術(shù)（ＵＴＤＲ）是利用超聲信號(hào)對(duì)不同聲阻抗介質(zhì)所產(chǎn)生的反逡逑射波振幅不同這一性質(zhì)，來對(duì)膜過濾過程中的膜面及污染層物質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，且傳逡逑播過程中不同介質(zhì)間的聲阻抗相差越大

邐天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑過的介質(zhì)聲阻抗就會(huì)發(fā)生改變，反應(yīng)在示波器上的反射波振幅也會(huì)做出改變。隨逡逑著污染層的增厚，其表面信號(hào)的回波信號(hào)在時(shí)間軸上發(fā)生了一定的偏移，實(shí)驗(yàn)根逡逑據(jù)其發(fā)生偏移的時(shí)間差及超聲波的在介質(zhì)中傳播的聲速，計(jì)算得到了膜過濾過程逡逑中污染層的實(shí)時(shí)厚度變化。這項(xiàng)研究表明，超聲時(shí)域反射技術(shù)是非常優(yōu)秀的無損逡逑在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。逡逑１．３．６Ｚｅｔａ電位技術(shù)逡逑Ｚｅｔａ電位指膠體雙電層理論中，擴(kuò)散層與固定層交界面，即滑動(dòng)面處的電位。逡逑實(shí)驗(yàn)中Ｚｅｔａ電位難以直接測(cè)量，主要通過對(duì)流動(dòng)電勢(shì)的在線監(jiān)測(cè)來間接計(jì)算出逡逑Ｚｅｔａ電位的變化。Ｚｅｔａ電位可以表征膜面及膜孔的動(dòng)電特性，膜過濾過程中，隨逡逑著膜逐漸被污染，膜表面荷電性能隨即改變，以此為基礎(chǔ)來用Ｚｅｔａ電位表征膜逡逑過濾過程中膜性能的變化。Ｃｈｕｎ等人ｗ在對(duì)中空纖維膜過濾膠體懸浮液過程中逡逑５０邋邐－１逡逑

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本文編號(hào)：2823441