杂环聚芳醚复合膜制备以其在水处理中的研究

论文摘要

随着我国水资源紧缺与工业用水量增加等水资源供需矛盾日益突出,工业废水膜法深度处理技术受到越来越广泛的应用,其中超滤膜和具有致密分离层的纳滤膜在工业废水处理领域发挥着重要作用。制备耐高温分离膜可以进一步扩大膜应用领域,提高膜分离效率,节约能源,具有十分重要的意义。本文以高浓度含盐含酸有机废水为处理对象,采用絮凝-超滤-纳滤组合工艺处理后取得了较好的效果,具有广泛的应用前景和实用价值。首先以聚合氯化铝（PAC）为絮凝剂,结合杂萘联苯超滤膜技术处理高浓度含盐含酸有机废水,考察了絮凝剂最佳投药量,并考察了超滤在除有机物、固体悬浮物等方面的特性。结果表明:PAC最佳投加量为100mg·L-1,废水絮凝效果最好,COD及SS去除率分别达到30%、90%。所有超滤膜对SS去除率均达到100%,并能够除去废水中的部分有机物。确定铸膜液配方为PPES15.0wt%、NMP69.0wt%、HAc16.0wt%,该配方下超滤膜的废水处理量达15 L·m-2·h-1,对COD截留率达38%。采用界面聚合的方法,以均苯三甲酰氯为酰氯单体,以哌嗪为二胺单体,在杂萘联苯聚醚砜酮基膜表面进行界面聚合,制备了纳滤膜,并确定最佳单体浓度为:酰氯有机相浓度0.12wt%,哌嗪水相浓度1.2wt%。在预处理的基础上,进行了纳滤处理有机废水实验。考察了纳滤膜操作参数（压力、温度、时间等）等对分离性能的影响,确定了最佳操作参数。结果表明:最佳操作压力为1.2MPa;纳滤膜80℃下时运行比20℃渗透通量提高了2倍,截留率变化不大;纳滤膜渗透通量在15个小时内变化较小,表现出较强的耐污染性。纳滤出水能够满足后续生化降解进水条件。针对不同膜过程的操作特性和污染物特点,选择常用的几种膜清洗方法（冷热水、酸、碱液反洗）,对污染膜进行清洗。考察了反洗时间对通量恢复率的影响,并对不同方法的清洗效果进行了考察比较,确定了最佳反洗方式。结果表明:化学反洗方法总体效果都优于冷、热水反洗;超滤膜最佳清洗方式:EDTA二钠盐溶液清洗45min,纳滤膜最佳清洗方式:1%HCl与1%NaOH清洗剂交替清洗膜表面30min;相对于单一的酸洗或碱洗方式,采用酸碱交替清洗可以明显地改善清洗效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 膜和膜过程
• 1.1.1 膜分离技术的发展简史
• 1.1.2 膜定义
• 1.1.3 膜分类
• 1.1.4 膜过程定义及特点
• 1.2 高分子分离膜的制备及常用高分子材料
• 1.2.1 超滤膜的制备
• 1.2.2 纳滤膜的制备
• 1.2.3 超薄功能层的制备方法
• 1.2.4 常用高分子材料
• 1.3 膜分离技术在水处理领域的应用
• 1.3.1 超滤膜在水处理中的应用
• 1.3.2 纳滤膜在水处理中的应用
• 1.4 膜污染及清洗
• 1.4.1 膜污染的定义与分类
• 1.4.2 影响膜污染的因素
• 1.4.3 降低膜污染的方法
• 1.4.4 膜的清洗技术与方法
• 1.5 论文选题的目的、意义及主要内容
• 2 超滤、纳滤膜的制备及工艺设计
• 2.1 引言
• 2.2 工艺流程与试验设计
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 实验原料
• 2.3.2 实验仪器
• 2.3.3 超滤膜的制备
• 2.3.4 超滤膜分离性能评价
• 2.3.5 纳滤膜的制备
• 2.3.6 纳滤膜分离性能评价
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 超滤膜基本性能
• 2.4.2 超滤膜的耐酸碱性
• 2.4.3 纳滤膜单体浓度对性能影响
• 2.5 本章小结
• 3 预处理工艺研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原水水质指标
• 3.2.2 实验原料
• 3.2.3 实验仪器
• 3.2.4 实验分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 絮凝剂PAC的投加量对有机废水处理效果
• 3.3.2 超滤膜对COD、SS的截留效果
• 4^2-的截留效果'>3.3.3 超滤膜对SO₄^2-的截留效果
• 3.3.4 预处理效果直观表现
• 3.4 本章小结
• 4 纳滤膜处理有机废水研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验进水指标
• 4.2.2 实验原料与实验仪器
• 4.2.3 实验分析方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 操作压力对纳滤膜性能的影响
• 4.3.2 操作温度对纳滤膜性能的影响
• 4.3.3 操作时间对纳滤膜性能的影响
• 4.3.4 纳滤膜在废水浓缩处理中的性能
• 4.3.5 电导率的变化
• 4.3.6 纳滤膜处理效果直观表现
• 4.4 本章小结
• 5 膜的清洗
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验原料
• 5.2.2 装置简图
• 5.2.3 清洗效果评价
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 超滤膜冷、热水反洗
• 5.3.2 超滤膜化学清洗
• 5.3.3 纳滤膜冷、热水反洗
• 5.3.4 纳滤膜化学清洗
• 5.3.5 纳滤膜交替清洗
• 5.3.6 操作参数对清洗效果的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢