正渗透膜对卡马西平的去除性能研究

发布时间：2018-03-30 05:26

本文选题：正渗透(FO)膜　切入点：截留率　出处：《东华大学》2015年硕士论文

【摘要】：近年来,在许多水源地和污水处理厂出水中检测出了多种微量有机污染物质一药物和个人护理用品(pharmaeeutieals and Personal Care Produets,PPCPS),这些有机污染物物质源于人们的日常生活以及工业生产中的无序排放,具有较强的生物活性和生物降解缓慢的特征,对人类的健康造成了持久性的危害。其中治疗癫痫症、神经痛和中枢系统性尿毒症、多尿症的卡马西平,因其显著药效而被大量使用。但其往往会增加罹患癌症的风险,长期暴露于这些药物对像新生儿或因现有疾病服用该药等高危人群具有潜在风险。已经有研究证明反渗透和纳滤是处理含卡马西平污水有效的方法,其机理是使用过滤和截留作用,如空间位阻、静电排斥以及溶质和膜之间的疏水作用等。但压力驱动膜处理技术易遭受膜污染,并且能耗大。而正渗透(Forward Osmosis)是一种新型的膜处理技术,由于低污染、低能耗、常温常压下运行,无需外加压力,过程简单且易于操作等优点,在污水处理、医药及能源等领域均有潜在的利用价值。在本研究中,首先采用三种商业正渗透膜研究了膜活性层朝向、汲取液浓度、流速和汲取液溶质对卡马西平截留效果的影响。结果表明,由于膜多孔支撑层间浓缩浓差极化引起了较高的浓度梯度,活性层朝汲取液的压力阻尼渗透(pro)模式下卡马西平截留率小于活性层朝原料液的正渗透(fo)模式。随着汲取液浓度从0.5mol/l升高到1.5mol/l,三种膜对卡马西平截留效果有所提高,但增幅逐渐减小且高浓度的汲取液会引起严重的盐返混。cta-nw膜对卡马西平的截留率随浓度不断提高,高浓度增长缓慢。cta-es膜对卡马西平的截留率随着浓度的不断均匀增加。而tfc-es膜在fo模式低浓度增加,高浓度反而减小。流速对于聚酰胺活性层聚酯筛网结构tfc-es膜的影响比醋酸纤维素活性层(cta)膜影响显著,当流速从8cm/s增加到24cm/s,醋酸纤维素活性层聚酯无纺布结构cta-nw膜随着膜两侧流速的增加对卡马西平截留率反而下降。cta-es膜对卡马西平的截留率变化不大。tfc-es膜fo模式下其截留率随着流速的先增加后减小,pro模式下其截留率不断增加。实验发现nacl是截留卡马西平最适合的汲取液溶质,对卡马西平的截留率随着水通量增加而增加,但是过高的盐返混可能导致卡马西平截留率的下降。在正渗透实验中,醋酸纤维素活性层聚酯筛网结构的cta-es膜对卡马西平的截留率始终高于cta-nw、tfc-es膜,对卡马西平的截留效果最好,三种商业膜抗污染性能测试发现在fo模式下三种膜均显示出较好的水通量稳定性下降约20%,pro模式。三种商业膜水通量下降明显,水通量下降约40%。实验又以pet无纺布为支撑层应用静电纺丝制备psf复合纳米纤维,然后通过界面聚合法在psf/pet纳米复合纤维上成功制备复合正渗透膜,改变不同的纺丝电压和聚合物浓度,优化纺丝条件。发现在最优的25KV电压下,PSF浓度从15%到25%时,在FO模式和PRO模式条件下,三种比例正渗透膜水通量随聚合物浓度先增高后降低,三种比例膜均呈现较高的通量25-36L/(m22h),以及较低的盐返混通量0.02-0.1g/(m22h)。FO模式的纯水通量比PRO模式小,盐返混通量相反。在相同条件下,静电纺制备的PSF-PET膜纯水通量要高于三种商业膜,FO模式下约2~4倍,PRO模式下甚至高达2~7倍。盐返混通量比商业膜小两个数量级左右,在对卡马西平的截留实验发现,三种比例的静电纺复合正渗透膜均对卡马西平有较好的截留效果,截留率高达84%-95%,略优于两种CTA商业膜,远高于TFC膜。静电纺制备的PSF复合正渗透膜抗污染性能测试发现,三种比例复合正渗透膜水通量下降明显,FO模式水通量下降约30%,PRO模式水通量下降约45%,比商业膜更易于膜污染。
[Abstract]:In recent years , many kinds of organic pollutants ( pharmaeeutieals and Personal Care Produets , PPCPS ) have been detected in many water source and sewage treatment plants . These organic pollutants have been used in the fields of sewage treatment , medicine and energy . Under the same conditions , the pure water flux of PSF - PET film prepared by electrostatic spinning is higher than that of three commercial films .

【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【相似文献】