本文選題：MBfR　切入點：DOPA　出處：《天津工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：膜生物膜反應器(Membrane Biofilm Reactor,MBfR)是將高效膜曝氣與生物處理相結合的一種新型水污染控制技術,在MBfR中,膜作為氧氣傳質及生物膜附著的雙重載體,其氧氣傳質性能、穩(wěn)定性能、耐污染性能、生物親和性能等對系統(tǒng)的快速啟動及穩(wěn)定運行具有至關重要的作用,目前適用于MBfR的商品化膜尚不多見。論文針對MBfR研究中疏水性微孔膜供氧能力不足、耐污染性較差等問題,在課題組前期研究的基礎上,以多巴胺(Dopamine,DOPA)為單體,利用自聚合法對課題組自制疏水性PVDF中空纖維微孔膜進行表面改性,采用響應曲面法以氧傳質性能為主要評價指標優(yōu)化表面改性條件,結果表明:通過投加氧化劑高碘酸鈉(S),可加速聚多巴胺(Poly-Dopamine,PDA)在膜表面上的沉積速率,大大縮短涂覆時間。當最佳表面改性條件DOPA濃度0.85 g/L,n(S):n(DOPA)=1.5,涂覆時間6 h,熱處理溫度40 ℃C時,多巴胺改性膜具有與PVDF原膜相似的機械性能;其氧氣傳質特性顯著優(yōu)于原膜,氧總轉移系數(shù)(KLa)提高至原膜的2.14倍(由0.78× 10-2 min-1提高至1.67× 10-2 min-1),此外膜表面靜態(tài)接觸角及形貌監(jiān)測結果表明,改性膜表面親水性提高(接觸角自原膜76.7 °降至36.3 °),粗糙度增加(由190.33 A增加至355.91 A)。通過投加氧化劑S,可以加速DOPA的自聚合氧化過程,提高PDA在膜表面的沉積速率,提高PDA聚合層在膜表面的均勻性、穩(wěn)定性及多巴胺改性膜的化學穩(wěn)定性,在極性溶液丙酮、強酸(HC1 pH1.0)、強堿(NaOHpH13.0)三種極端環(huán)境中,通過投加氧化劑S,PDA聚合層的穩(wěn)定性分別提高了 96.5%,85.1%與48.8%。此外,最佳表面改性條件下多巴胺改性膜化學穩(wěn)定性實驗表明,多巴胺改性膜在極性溶液丙酮、強酸(HC1 pH1.0)、強堿(NaOHpH13.0)三種極端環(huán)境及純水pH7.0常規(guī)使用環(huán)境中巴胺改性膜具有較好的化學穩(wěn)定性,但耐堿性較弱。以牛血清白蛋白(BSA)、腐殖酸(HA)、海藻酸鈉(SA)為典型污染物,結合XDLVO理論評價原膜、改性膜與三種污染物及污染物之間在不同pH值(pH 4.0、7.0、10.0)下界面相互作用。實驗表明,在pH為4.0的條件下,三種污染物與原膜之間的界面作用能均為負值,表現(xiàn)為吸引力;隨pH升高,作用能逐漸增大至正值,表明隨著pH的升高,污染物與膜之間的排斥力逐漸增大,從而減緩膜污染,改性膜抗污染性能優(yōu)于原膜,SA在膜上的吸附量最多,HA其次,BSA最少。通過膜污染實驗證明,XDLVO理論的預測與污染實驗具有很好的相關性,可以應用在MBfR系統(tǒng)膜污染機制研究。
[Abstract]:Membrane biofilm reactor (MBfR) is a new water pollution control technology which combines high efficiency membrane aeration with biological treatment. In MBfR, membrane is used as a double carrier of oxygen mass transfer and biofilm attachment. Pollution resistance and biological affinity play an important role in the rapid start-up and stable operation of the system. At present, commercial membranes suitable for MBfR are rare. In this paper, the oxygen supply capacity of hydrophobic microporous membranes is insufficient in the study of MBfR. Based on the previous study of dopamine dopamineine DOPA, the self-polymerization method was used to modify the surface of self-made hydrophobic PVDF hollow fiber microporous membrane. The surface modification conditions were optimized with oxygen mass transfer performance as the main evaluation index by using response surface method. The results showed that the deposition rate of Poly-Dopamine PDAs on the surface of PDAs could be accelerated by adding sodium periodate as oxidant. The coating time is greatly shortened. When the optimum surface modification condition is DOPA concentration 0.85 g / L ~ (-1) / n ~ (-1) DOPA 1.5, coating time 6 h, heat treatment temperature 40 鈩，

本文編號：1617618