發(fā)布時(shí)間：2018-10-18 08:45

【摘要】：納濾膜(NF)是一種功能性半透膜,允許溶劑分子、某些低價(jià)離子或低分子量溶質(zhì)透過,性能處在反滲透膜與超濾膜之間,孔徑約為1-2 nm,截留分子量大約是200-1000 Da。NF膜表面通常荷電,電荷作用與篩分作用是決定溶質(zhì)截留的主要機(jī)制,對(duì)高價(jià)離子的截留能力高于單價(jià)離子。NF膜被廣泛應(yīng)用在海水淡化、廢水處理、飲用水深度處理等領(lǐng)域中,由于污染物在膜面的累積與沉淀造成的膜污染,會(huì)導(dǎo)致水通量降低及膜更換周期縮短,降低了納濾膜技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益并成為其應(yīng)用的主要瓶頸。當(dāng)水體中存在多種污染物時(shí),與單一污染物相比,有機(jī)污染物和無機(jī)鹽在溶液中共存時(shí)膜污染更為顯著。在污染初期,膜表面可能優(yōu)先生成有機(jī)污染層,有機(jī)污染層改變納濾膜表面特性,從而影響無機(jī)鹽結(jié)垢在納濾膜表面的生成。另外,有機(jī)污染物與無機(jī)鹽的協(xié)同作用也會(huì)影響無機(jī)鹽結(jié)垢行為。本實(shí)驗(yàn)通過凝膠相轉(zhuǎn)化法制備聚砜超濾膜,再利用界面聚合法制備聚酰胺復(fù)合納濾膜。探究海藻酸(AA)和腐殖酸(HA)在納濾過程中的不同存在條件,即在溶液中與飽和硅酸鹽共存、在膜面生成有機(jī)污染層,對(duì)聚酰胺復(fù)合納濾膜硅酸鹽結(jié)垢的影響。研究硅酸鹽結(jié)垢過程中的通量衰減趨勢(shì);利用掃描電子顯微鏡(SEM)及原子力顯微鏡(AFM),研究膜表面污染層結(jié)構(gòu);通過Zeta電位研究靜電排斥作用對(duì)硅酸鹽結(jié)垢的影響;采用AFM結(jié)合二氧化硅膠體探針分析不同結(jié)垢階段的粘附力特點(diǎn)。通過耗散型石英晶體微天平(QCM-D)吸附試驗(yàn)表征傳感器表層污染層特性。本試驗(yàn)結(jié)果如下:(1)聚酰胺復(fù)合納濾膜性能如下:在室溫、壓力為0.6 MPa下,水滲透通量為(35±5)L/(m2·h),硫酸鎂截留率大于92%,滲透通量為(27±2)L/(m2·h);截留分子量為365 Da,膜孔徑約為4.68×10-10 m;膜表面接觸角為(53±2)°,平均粗糙度Ra為7.71 nm。(2)有機(jī)物不同存在條件下,以新膜的硅酸鹽結(jié)垢作為對(duì)比,綜合通量衰減率、SEM圖及AFM形貌圖分析可知,有機(jī)物與硅酸鹽在溶液中共存可以較弱程度地減輕硅酸鹽結(jié)垢;而膜表面預(yù)先生成有機(jī)污染層,則能夠明顯減弱硅酸鹽結(jié)垢程度。利用去離子水對(duì)污染膜進(jìn)行沖洗,有機(jī)物與硅酸鹽在溶液中共存時(shí),清洗效果非常微弱;當(dāng)膜表面預(yù)先生成有機(jī)污染層之后進(jìn)行硅酸鹽結(jié)垢,清洗效果較為顯著。(3)在硅酸鹽結(jié)垢過程中,兩種膜與溶解性硅酸鹽離子間的靜電排斥作用為:新膜有機(jī)污染膜,故有機(jī)污染膜表面的硅酸鹽飽和度遠(yuǎn)低于新膜表面的硅酸鹽飽和度,因此有機(jī)污染膜表面的硅酸鹽結(jié)垢程度和速率遠(yuǎn)低于新膜表面的硅酸鹽結(jié)垢程度和速率。結(jié)合粘附力結(jié)果可知,膜-SiO2探針及硅酸凝膠-膜兩系列作用力均為:有機(jī)污染膜新膜,說明膜面生成有機(jī)污染層后,硅酸鹽結(jié)垢會(huì)被減緩,有機(jī)污染膜面和溶解性硅酸鹽間的靜電作用成為有機(jī)污染膜面硅酸鹽結(jié)垢的主導(dǎo)因素。當(dāng)有機(jī)物與飽和硅酸鹽在溶液中共存時(shí),兩系列粘附力均為:有機(jī)污染膜有機(jī)與硅酸鹽共存時(shí)(新膜),與通量衰減趨勢(shì)一致。(4)QCM-D實(shí)驗(yàn)初期,硅酸鹽受粘附力的作用,迅速在傳感器的表面發(fā)生吸附。與硅酸鹽在傳感器表面的吸附量相比,有機(jī)物與硅酸鹽在溶液中共存時(shí),吸附量增加,與通量衰減趨勢(shì)相反,但吸附層較為柔軟,推測(cè)膜通量衰減較小可能是因?yàn)槟っ娴奈綄虞^為柔軟疏松,透水性較強(qiáng)。傳感器表層預(yù)先生成有機(jī)污染層后,吸附層剛性較大,硅酸鹽吸附量減小,與通量衰減趨勢(shì)一致,說明預(yù)先生成的有機(jī)污染層減緩硅酸鹽結(jié)垢。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2278604