一体式工艺中MIEX和PAC控制膜污染差异及机理研究

发布时间：2017-06-14 17:17

  本文关键词：一体式工艺中MIEX和PAC控制膜污染差异及机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超滤(UF)工艺的发展为饮用水处理提供了一个新的发展方向。然而,膜污染依旧是一个难以解决的问题。作为水处理中常用的吸附材料,粉末活性炭(PAC)和磁性离子交换树脂(MIEX)与膜组合工艺被不少研究者所关注,但MIEX和PAC对长期运行工况下膜污染控制效果以及机理方面的差异却少有研究。本课题研究了MIEX/UF和PAC/UF两种工艺,系统考察了两种工艺在长期运行工况下对物理不可逆污染的控制效果以及控制机理上的差异。定压清洗阶段运行45d,一体式MIEX/UF单个化学清洗周期的平均运行时间为13.4d,相比一体式PAC/UF工艺提高了1.73倍,化学清洗频次降低了66.7%。定时清洗阶段运行75d,一体式MIEX/UF工艺单化学清洗周期内水力反洗次数少,跨膜压差增长速率低。MIEX能够更好地控制不可逆污染,一体式MIEX/UF工艺的膜通量恢复率较高。水力反洗后一体式MIEX/UF工艺中膜面污染层较薄,化学清洗后一体式MIEX/UF工艺中膜表面残留污染物少,污染程度低。物理不可逆阻力在不可逆阻力中所占比例在90%以上,表明物理不可逆污染在膜污染中占据主导作用。一体式工艺中MIEX和PAC对膜污染的控制是多种因素的共同作用。一体式MIEX/UF工艺中,膜表面MIEX层的作用占到了63%,液相主体有机物作用为32%；而一体式PAC/UF工艺中则主要依靠液相主体有机物的作用,所占比例为80%,膜表面PAC层仅占17%,但MIEX和PAC的膜面刮擦作用对膜污染影响较小。一体式MIEX/UF工艺膜面污染物中稍低于一体式PAC/UF工艺,UV254含量明显降低。小分子量造成的有机物造成的物理不可逆污染在两种工艺中的效果是基本一致的,但一体式MIEX/UF工艺更能控制中分子量和大分子量物质造成的污染。一体式MIEX/UF工艺不可逆污染物中,腐殖酸、可溶性微生物产物和富里酸分别较一体式PAC/UF工艺下降了53.4%,28.4%和20.8%。MIEX对中分子量有机物去除效果较好,但对小分子量有机物去除效果与PAC基本一致。MIEX对蛋白质,腐殖酸和富里酸类物质的去除效果均优于PAC。MIEX对不可逆污染物的作用力大于PAC、膜对不可逆污染物的作用力,进一步说明了一体式工艺中膜表面MIEX层在控制不可逆污染上的作用。
【关键词】：饮用水处理 超滤 磁性离子交换树脂 粉末活性炭 不可逆污染
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.2
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 饮用水处理工艺发展历程10-13
• 1.2.1 传统饮用水处理工艺10-12
• 1.2.2 饮用水膜分离技术12-13
• 1.3 膜污染原理及控制13-17
• 1.3.1 膜污染原理13-15
• 1.3.2 膜污染控制研究现状15-17
• 1.3.3 MIEX对膜污染控制研究17
• 1.4 课题研究意义及技术路线17-21
• 1.4.1 研究意义17-18
• 1.4.2 技术路线18-21
• 第二章 材料与方法21-31
• 2.1 实验药品及材料21-23
• 2.1.1 实验药品21
• 2.1.2 实验材料21-23
• 2.2 实验装置23-26
• 2.3 分析项目与方法26-31
• 2.3.1 常规分析项目26
• 2.3.2 不可逆污染物获取方法26
• 2.3.3 膜阻力测定26-27
• 2.3.4 电镜形貌分析27
• 2.3.5 凝胶色谱分析27-28
• 2.3.6 三维荧光分析28-29
• 2.3.7 界面作用力测定29-31
• 第三章 长期运行工况下MIEX和PAC对膜污染控制效果对比31-41
• 3.1 多周期运行工况下MIEX和PAC的膜污染控制规律31-32
• 3.2 MIEX和PAC对不可逆污染的控制规律32-35
• 3.2.1 MIEX和PAC对物理不可逆污染的控制规律32-33
• 3.2.2 MIEX和PAC对化学不可逆污染的控制规律33-34
• 3.2.3 膜通量恢复效果对比34-35
• 3.3 膜表面形貌分析35-38
• 3.3.1 水力反洗后膜表面形貌35-36
• 3.3.2 化学清洗后膜表面形貌36-37
• 3.3.3 膜表面原子力显微镜形貌分析37-38
• 3.4 膜阻力分布38-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第四章 一体式工艺中MIEX和PAC控制膜污染机理研究41-59
• 4.1 MIEX和PAC在一体式工艺中控制膜污染机理分析41-48
• 4.1.1 液相本体有机物去除效果对膜污染影响41-44
• 4.1.2 颗粒刮擦对膜污染影响44-45
• 4.1.3 膜表面MIEX和PAC层对膜污染的影响45-48
• 4.2 一体式工艺中MIEX和PAC控制不可逆污染机理分析48-56
• 4.2.1 膜面不可逆污染物分析49-52
• 4.2.2 MIEX和PAC对不可逆污染物的去除效果分析52-55
• 4.2.3 不可逆污染污染物界面作用力分析55-56
• 4.3 本章小结56-59
• 第五章 结论与建议59-61
• 5.1 实验结论59-60
• 5.2 建议与展望60-61
• 参考文献61-69
• 论文发表情况69-71
• 致谢71

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本文编号：450034