胶束强化超滤净水处理研究

论文摘要

近年来,随着水资源的日渐缺乏和水污染状况的日益严重,深度净水技术领域的研究日益广泛。膜技术是近年发展起来的一项高新技术,目前已在能源、电子、化工、医药、食品、家电、环保等领域发挥着重要的独特的作用。随着膜技术的发展,膜在水处理中的应用越来越广泛,膜分离技术的高效性使得膜技术在饮用水的深度净化领域得到了进一步的推广和应用。胶束强化超滤技术是一项新型的膜法净水技术,其研究始于上世纪60年代。该技术将表面活性剂的增溶性质和超滤膜的分离性能结合起来,适用于处理废水中的微量金属离子和分子量小于300的有机污染物质,是一项高效实用的微污染水处理方法。本文以Zn2+和Cd2+为目标污染物质,采用绿色表面活性剂烷基多苷（APG）作增溶剂,通过试验研究了操作时间、跨膜压力、表面活性剂浓度等对Zn2+和Cd2+去除效果的影响和对膜分离特性的影响,确定了最佳的运行条件,利用扫描电镜对膜污染进行分析。同时还在实验中对聚醚砜膜添加纳米二氧化钛进行共混改性,并对其在胶束强化中的应用进行实验分析。研究结果表明:操作时间、跨膜压力对Zn2+和Cd2+的去除率几乎无影响,但对超滤膜的通量下降影响很大;表面活性剂浓度的改变直接影响到Zn2+和Cd2+的去除效果、膜通量的改变以及渗透液中的表面活性剂的浓度,但单纯提高APG浓度是没有必要的,0.8g/L（CMC）为合适值;扫描电镜表明胶束强化超滤的过程中,胶团先在膜表面形成一层滤饼层,并进入膜孔,造成膜内部的污染;在自制聚醚砜超滤膜的基础上,添加不同含量的纳米二氧化钛进行共混改性,通过实验分析可得最佳改性条件:PES%为18%,PVP为12%,纳米TiO2为5.3%,DMAc为64.7%,此时膜的通量和截留率达到最佳状态;将改性膜应用于胶束强化超滤中,可知改性后的聚醚砜膜通量大,但截留率不理想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 饮用水污染现状
• 1.1.1 饮用水短缺
• 1.1.2 水资源污染
• 1.2 水体重金属废水处理方法
• 1.2.1 化学法
• 1.2.2 物理化学法
• 1.2.3 生物法
• 1.3 课题研究目的和主要内容
• 第二章 胶束强化超滤
• 2.1 超滤基本理论
• 2.1.1 膜分离技术介绍
• 2.1.2 超滤原理
• 2.2 胶束强化的基本原理
• 2.3 表面活性剂
• 2.3.1 表面活性剂简介
• 2.3.2 表面活性剂的选用
• 2.4 国内外研究现状
• 2.4.1 国外研究现状
• 2.4.2 国内研究现状
• 第三章 表面活性剂临界胶束浓度的测定
• 3.1 烷基多苷简介
• 3.2 临界胶束浓度定义
• 3.3 表面活性剂的临界胶束浓度的测定
• 3.3.1 测定原理
• 3.3.2 测定仪器
• 3.3.3 测定步骤
• 3.3.4 结果与数据分析
• 3.4 小结
• 2+和Cd²⁺的实验研究'>第四章 烷基多苷去除Zn²⁺和Cd²⁺的实验研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验装置
• 4.1.2 实验用水
• 4.1.3 实验药剂
• 4.2 实验设备及分析方法
• 4.2.1 实验设备
• 4.2.2 分析方法
• 4.3 实验内容
• 4.3.1 空白试验
• 2+去除效果和膜通量的影响'>4.3.2 运行时间对Zn²⁺去除效果和膜通量的影响
• 2+、Cd²⁺去除效果和膜通量的影响'>4.3.3 操作压力对Zn²⁺、Cd²⁺去除效果和膜通量的影响
• 2+、Cd²⁺去除效果和膜通量的影响'>4.3.4 表面活性剂浓度对Zn²⁺、Cd²⁺去除效果和膜通量的影响
• 4.3.5 超滤膜对烷基多苷的截留
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 空白实验结果分析
• 2+去除效果和膜通量的影响'>4.4.2 运行时间对Zn²⁺去除效果和膜通量的影响
• 2+、Cd²⁺去除效果和膜通量的影响分析'>4.4.3 操作压力对Zn²⁺、Cd²⁺去除效果和膜通量的影响分析
• 2+、Cd²⁺去除效果和膜通量的影响分析'>4.4.4 烷基多苷浓度对Zn²⁺、Cd²⁺去除效果和膜通量的影响分析
• 4.4.5 超滤膜对烷基多苷的截留分析
• 4.5 小结
• 第五章 胶束强化过程中的膜污染分析
• 5.1 膜分离技术膜污染机理
• 5.1.1 浓差极化和膜污染
• 5.1.2 膜污染机理的分析
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验设备与实验用水
• 5.2.2 分析仪器
• 5.2.3 实验过程
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 污染前后膜通量比较
• 5.3.2 电镜分析
• 5.4 小结
• 第六章 改性聚醚砜膜在胶束强化超滤中的应用
• 6.1 对膜改性材料开发的意义
• 6.2 改性聚醚砜超滤膜制备及性能
• 6.2.1 改性聚醚砜超滤膜的制备
• 6.2.2 改性聚醚砜膜的性能
• 6.3 超滤装置与实验用水
• 6.4 实验内容
• 6.5 实验结果
• 2+去除率和膜通量的分析'>6.5.1 聚醚砜膜过滤过程中Zn²⁺去除率和膜通量的分析
• 6.5.2 污染的聚醚砜膜电镜分析
• 6.6 小结
• 第七章 结论
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢