壳聚糖复合超滤膜的制备及其处理水中腐植酸的效能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gymc2009
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腐植酸被称为消毒副产物的前驱物质,在消毒阶段残余的腐植酸会与消毒剂氯发生反应生成致癌、致畸、致突变的三卤甲烷等物质。膜分离技术是目前较占优势的处理方式,但无法单独使用膜技术达到理想处理效果、天然有机物大分子对膜污染加剧等问题制约着膜技术的使用,研究发现,优化膜材料、制备新型膜材料是延缓膜污染的有效途径之一。本研究采用表面修饰法,以聚醚砜平板超滤膜为基膜,壳聚糖为添加剂,并使用间苯二酰氯进行修饰层固化处理,制备壳聚糖-聚醚砜复合超滤膜,考察其机械强度、亲疏水性、纯水通量和抗污染能力等性能,对比分析了复合膜处理腐植酸的去除率,以及在不同料液环境下腐植酸对膜性能造成的影响,初步探讨了膜污染机理及膜清洗方式,研究主要内容如下:1.通过电子拉力机、接触角仪、杯式超滤器对复合膜机械性能、亲疏水性、纯水通量和抗污染能力进行分析,采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、能谱分析(EDS)对膜表面进行微观研究,以观察分析复合膜表面元素组成,证明壳聚糖薄层在聚醚砜基膜上的成功复合,同时观察新制备出的复合膜的内部结构、孔径的变化情况。2.在0.1MPa、2025℃试验环境下,分别让壳聚糖-聚醚砜复合超滤膜(PESCHIUF-4)和聚醚砜基膜(PESCHIUF-0)在超滤装置中连续运行60min,利用紫外分光光度计、浊度仪测定腐植酸和浊度的去除率。研究结果表明,PESCHIUF-4和PESCHIUF-0都能将出水中的浊度降至0.1NTU;PESCHIUF-4和PESCHIUF-0对腐植酸的去除率分别为97.9%和88.5%。3.在不同pH值、料液环境下研究壳聚糖-聚醚砜复合超滤膜的渗透性能。随着pH值的升高,膜通量衰减速率也逐渐升高,低pH值能够在一定程度上缓解膜污染,并且pH值对腐植酸的去除效果也会产生不同的影响;随着Ca2+的浓度增加,膜通量的衰减速率逐渐增大,同时,pH的变化会与水中大量存在的Ca2+发生协同作用,影响腐植酸的去除效果。试验还利用SEM对不同Ca2+浓度下复合膜表面的污染状态进行微观分析,进一步验证Ca2+的添加及添加浓度的不同对复合膜渗透性能的影响。4.采用SEM、原子力显微镜(AFM)、EDS对膜表面进行微观观察,分析污染膜膜表面污染物质的组成,研究腐植酸污染物质在膜污染进程中所表现的特征,确定超滤膜处理水中腐植酸过程中的膜污染机理。同时对被腐植酸污染后的膜进行不同方法的清洗,优选出最佳的清洗方法。通过碱(氢氧化钠)清洗、表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)清洗和表面活性剂-碱联合清洗方式的对比试验发现,对于腐植酸污染后的超滤膜采用pH=10,质量分数为0.5%的十二烷基苯磺酸钠清洗方法,膜通量的恢复效果最佳。
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