工艺调控与膜改性对超滤膜除污染效能的影响及机制研究
发布时间：2020-12-30 23:09
超滤（UF）膜技术在给水处理中得到了广泛的应用,而膜污染是膜应用技术中的重点和难点,因而需要加强原水中污染物质特别是有机物的去除及膜污染问题研究。本文拟通过建立超滤工艺运行和膜化学清洗过程的影响分析模型,深入地探讨有机物质去除过程的影响因素;同时开展常规水预处理技术和超滤技术组合工艺运行试验,研究组合工艺去除污染物的效能和机制;另外,通过对超滤膜的改性研制,以期从根本上改善水处理中超滤膜的物理化学性能以及提高其去除有机污染效能。在去除有机污染物的响应面模型研究中,以腐殖酸（Humic Acid,HA）为模型污染物,采用PVC中空纤维超滤膜进行除腐殖酸污染试验。通过响应面法进行三个主要变量因素（溶液p H、溶液离子浓度和初始膜通量）五水平的组合试验,同时拟合了各因素与响应值之间的二次回归方程关系,最后建立了有效的拟合方程。结果显示,溶液p H值对超滤过程中去除HA的影响显著性最大,溶液离子浓度次之,而初始膜通量最小。另外,溶液离子浓度对水透过系数Lp的影响最小,而溶液p H值和初始膜通量的影响基本相等。在超滤膜被污染后的化学清洗过程研究中,考察了Na OH浓度、Na Cl O浓度、柠檬酸...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
016年全国地表水水质类别Fig.1-1Nationalsurfacewaterqualitycategoryin2016
纳滤技术成本太高。为保证有机物质去除，超滤（UF）结合混凝是有效方案个流程分别去除不同大小和性质的物质。天然有机物（NOM）主要由混凝，而生成的絮体则是被超滤过程截留。因此要结合每个步骤处理前后的水行综合分析确定各自的贡献，包括 NOM 的定性、定量分析[16]。1.4.2 产生膜污染现象膜污染是膜法水处理技术使用过程中不可避免的问题，其制约了超滤技广泛应用[17, 18]。现在普遍认为膜污染形成有三个主要过程，如图 1-2。首先寸较小的物质在膜孔内沉积或被膜壁吸附；然后，与膜孔大小相近的颗粒膜通道；最后，物质集聚在膜表面形成一层致密的滤饼层。膜污染与膜孔污染物尺寸有很大关系[19-21]，不同粒径的污染物造成的污染模式也不一污染物能够通过膜孔，且其粒径与膜孔径尺寸接近时会引起最严重的污染，即膜孔堵塞；而当污染物不能通过膜孔时，污染物沉积在膜表面而形成，此时经过较大通量的水力反洗就能使得污染减轻。在超滤过程中存在不污染，因而随着超滤的进行膜污染加剧，最终导致膜通量下降。
2 亲疏水性表征量分析膜的亲水性能对合成和应用亲水性膜十分重要。在这里将如亲水性膜的接触角、粗糙度、形态和表面化学进行了讨论。接触角触角通常被研究者用来评估固体表面润湿性能或亲疏水性，其测单。该方法可应用于各种不同尺寸的材料。表面润湿性能受几个如材料的表面能、表面粗糙度和液体的表面张力，表面能量可能表面润湿性能的增长。表面能量是内聚力和粘附力在一个表面上。当液滴掉落在膜表面上，由于表面能的作用液滴会在一定程度上接触点来解释力的关系，如下图 1-3 所示。γSV代表固体/蒸汽表面液体/蒸气表面张力，γLS液体/固体表面张力，θ 为接触角。在固体的表面张力的关系用式 1-1 表示。γSV= γLS+ γLVcosθ （
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转错流式超滤净水工艺在农村饮水中的应用[J]. 阮清波,肖飞鹏,耿安朝,黄伟军. 中国水利. 2018(05)
[2]Insight into fouling behavior of poly(vinylidene fluoride)(PVDF)hollow fiber membranes caused by dextran with different pore size distributions[J]. Kailiang Zeng,Jie Zhou,Zhaoliang Cui,Yue Zhou,Chuan Shi,Xiaozu Wang,Liyue Zhou,Xiaobin Ding,Zhaohui Wang,Enrico Drioli. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(02)
[3]响应面法优化超滤组合工艺的整体运行参数[J]. 范功端,郑小梅,苏昭越,魏忠庆,许仁星,彭慧萍,罗劲. 中国给水排水. 2018(03)
[4]醋酸纤维素正渗透膜的制备及性能研究[J]. 王蕾,韩君,徐愿坚,张卫东,凡祖伟,张如意. 水处理技术. 2018(02)
[5]碳纳米管-聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及对亚甲基蓝的吸附[J]. 黄永兰,郭迪. 水处理技术. 2018(01)
[6]一体式絮体-超滤工艺去除腐殖酸效能与机制[J]. 李文江,于莉芳,苗瑞,马百文. 环境科学. 2018(03)
[7]混凝-助凝-超滤工艺处理地表水膜污染[J]. 杨海洋,杜星,甘振东,李圭白,梁恒. 哈尔滨工业大学学报. 2017(02)
[8]蛋白质对PVDF超滤膜污染行为的界面微观作用力解析[J]. 王旭东,周淼,孟晓荣,王磊,黄丹曦,夏四清. 环境科学. 2015(08)
[9]亲疏水性溶解性有机物对聚偏氟乙烯超滤膜污染行为[J]. 高哲,王磊,苗瑞,米娜. 环境工程学报. 2015(06)
[10]纳滤膜深度处理维C制药废水的响应面法优化[J]. 张婷婷,许柯,任洪强,丁丽丽,耿金菊,陶应扬. 膜科学与技术. 2014(05)
博士论文
[1]聚酰胺/聚醚酰亚胺复合纳滤膜的制备及其性能研究[D]. 海玉琰.天津大学 2016
[2]中孔吸附树脂对超滤膜不可逆污染的控制研究[D]. 李凯.哈尔滨工业大学 2015
[3]改性超滤膜去除水中天然有机物的研究[D]. 宋宏臣.上海交通大学 2012
[4]三种预处理技术对超滤膜污染的影响及其机理研究[D]. 刘婷.哈尔滨工业大学 2011
[5]基于碳纳米管的有机/无机杂化膜的制备及性能研究[D]. 邱实.浙江大学 2011
硕士论文
[1]二氧化锰和四氧化三铁对碳纳米管的改性及其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附研究[D]. 罗超.兰州大学 2014
[2]纳米炭—超滤联用技术去除水中五氯酚的效能与机制[D]. 朱争争.哈尔滨工程大学 2013
[3]超滤组合工艺净化微污染地表水的研究[D]. 赵秋静.哈尔滨商业大学 2013
[4]超滤和正渗透过程中有机物对膜污染的研究[D]. 佘乾洪.上海交通大学 2009
[5]水处理中恒流超滤分离过程的膜污染特性研究[D]. 范国庆.西安建筑科技大学 2008
本文编号：2948471
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
016年全国地表水水质类别Fig.1-1Nationalsurfacewaterqualitycategoryin2016
纳滤技术成本太高。为保证有机物质去除，超滤（UF）结合混凝是有效方案个流程分别去除不同大小和性质的物质。天然有机物（NOM）主要由混凝，而生成的絮体则是被超滤过程截留。因此要结合每个步骤处理前后的水行综合分析确定各自的贡献，包括 NOM 的定性、定量分析[16]。1.4.2 产生膜污染现象膜污染是膜法水处理技术使用过程中不可避免的问题，其制约了超滤技广泛应用[17, 18]。现在普遍认为膜污染形成有三个主要过程，如图 1-2。首先寸较小的物质在膜孔内沉积或被膜壁吸附；然后，与膜孔大小相近的颗粒膜通道；最后，物质集聚在膜表面形成一层致密的滤饼层。膜污染与膜孔污染物尺寸有很大关系[19-21]，不同粒径的污染物造成的污染模式也不一污染物能够通过膜孔，且其粒径与膜孔径尺寸接近时会引起最严重的污染，即膜孔堵塞；而当污染物不能通过膜孔时，污染物沉积在膜表面而形成，此时经过较大通量的水力反洗就能使得污染减轻。在超滤过程中存在不污染，因而随着超滤的进行膜污染加剧，最终导致膜通量下降。
2 亲疏水性表征量分析膜的亲水性能对合成和应用亲水性膜十分重要。在这里将如亲水性膜的接触角、粗糙度、形态和表面化学进行了讨论。接触角触角通常被研究者用来评估固体表面润湿性能或亲疏水性，其测单。该方法可应用于各种不同尺寸的材料。表面润湿性能受几个如材料的表面能、表面粗糙度和液体的表面张力，表面能量可能表面润湿性能的增长。表面能量是内聚力和粘附力在一个表面上。当液滴掉落在膜表面上，由于表面能的作用液滴会在一定程度上接触点来解释力的关系，如下图 1-3 所示。γSV代表固体/蒸汽表面液体/蒸气表面张力，γLS液体/固体表面张力，θ 为接触角。在固体的表面张力的关系用式 1-1 表示。γSV= γLS+ γLVcosθ （
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转错流式超滤净水工艺在农村饮水中的应用[J]. 阮清波,肖飞鹏,耿安朝,黄伟军. 中国水利. 2018(05)
[2]Insight into fouling behavior of poly(vinylidene fluoride)(PVDF)hollow fiber membranes caused by dextran with different pore size distributions[J]. Kailiang Zeng,Jie Zhou,Zhaoliang Cui,Yue Zhou,Chuan Shi,Xiaozu Wang,Liyue Zhou,Xiaobin Ding,Zhaohui Wang,Enrico Drioli. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(02)
[3]响应面法优化超滤组合工艺的整体运行参数[J]. 范功端,郑小梅,苏昭越,魏忠庆,许仁星,彭慧萍,罗劲. 中国给水排水. 2018(03)
[4]醋酸纤维素正渗透膜的制备及性能研究[J]. 王蕾,韩君,徐愿坚,张卫东,凡祖伟,张如意. 水处理技术. 2018(02)
[5]碳纳米管-聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及对亚甲基蓝的吸附[J]. 黄永兰,郭迪. 水处理技术. 2018(01)
[6]一体式絮体-超滤工艺去除腐殖酸效能与机制[J]. 李文江,于莉芳,苗瑞,马百文. 环境科学. 2018(03)
[7]混凝-助凝-超滤工艺处理地表水膜污染[J]. 杨海洋,杜星,甘振东,李圭白,梁恒. 哈尔滨工业大学学报. 2017(02)
[8]蛋白质对PVDF超滤膜污染行为的界面微观作用力解析[J]. 王旭东,周淼,孟晓荣,王磊,黄丹曦,夏四清. 环境科学. 2015(08)
[9]亲疏水性溶解性有机物对聚偏氟乙烯超滤膜污染行为[J]. 高哲,王磊,苗瑞,米娜. 环境工程学报. 2015(06)
[10]纳滤膜深度处理维C制药废水的响应面法优化[J]. 张婷婷,许柯,任洪强,丁丽丽,耿金菊,陶应扬. 膜科学与技术. 2014(05)
博士论文
[1]聚酰胺/聚醚酰亚胺复合纳滤膜的制备及其性能研究[D]. 海玉琰.天津大学 2016
[2]中孔吸附树脂对超滤膜不可逆污染的控制研究[D]. 李凯.哈尔滨工业大学 2015
[3]改性超滤膜去除水中天然有机物的研究[D]. 宋宏臣.上海交通大学 2012
[4]三种预处理技术对超滤膜污染的影响及其机理研究[D]. 刘婷.哈尔滨工业大学 2011
[5]基于碳纳米管的有机/无机杂化膜的制备及性能研究[D]. 邱实.浙江大学 2011
硕士论文
[1]二氧化锰和四氧化三铁对碳纳米管的改性及其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附研究[D]. 罗超.兰州大学 2014
[2]纳米炭—超滤联用技术去除水中五氯酚的效能与机制[D]. 朱争争.哈尔滨工程大学 2013
[3]超滤组合工艺净化微污染地表水的研究[D]. 赵秋静.哈尔滨商业大学 2013
[4]超滤和正渗透过程中有机物对膜污染的研究[D]. 佘乾洪.上海交通大学 2009
[5]水处理中恒流超滤分离过程的膜污染特性研究[D]. 范国庆.西安建筑科技大学 2008
本文编号：2948471
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