电催化介孔滤膜处理高盐直接红31废水

发布时间：2020-06-21 16:23

【摘要】：膜分离是以化学位差或外界能量为推动力对混合物进行分离、分级、提纯和富集,利用膜具有的选择透过性对混合溶液中各组分进行分离的技术。膜分离技术具有分离效率高、洁净、无污染、无相变、操作简便等特点,近年来得到了飞速发展,被广泛而有效地应用于纯水制备、海水淡化、给水排水处理等环保领域。膜产业的发展过程中,一直制约着膜分离技术发展及应用的原因其中之一就是有机膜的抗污染性能,在膜分离过程中,有机物很容易堵塞膜孔道,附着在膜表面形成滤饼层,极大地影响有机膜的通量,降低有机膜的使用寿命。因此如何缓解膜污染是膜分离领域的一个至关重要的研究方向。目前,针对膜污染问题,常用的是物理、化学清洗的方法,但该过程会极大地增加成本,降低分离效率。电催化是环境友好型的催化氧化技术,可将有机物分解为小分子有机物或者直接降解为水和二氧化碳。本文将膜分离与电催化氧化技术结合,以期在膜分离过程中缓解膜污染,提高膜使用寿命。本文以碳布为支撑体,通过添加两种不同的电催化剂制备出两种不同的聚醚砜超滤膜,并以其为基膜,壳聚糖为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,通过界面聚合法在基膜表面形成超薄功能层,制备了电催化介孔滤膜。电催化介孔滤膜是以聚醚砜作为高分子聚合物,N-N二甲基乙酰胺作为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮作为添加剂,制备铸膜液,在铸膜液中加入导电聚合物以及电催化剂,用相转化法制备出聚醚砜电催化纳滤膜。再通过界面聚合法以壳聚糖为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,在基膜表面形成超薄功能层,制备电催化介孔滤膜。选择了 Co-N-C以及Pt/CNTs这两种不同的催化剂,制备出两种不同的电催化介孔滤膜。用EDX、SEM、XRD、XPS和CV等表征方法进行表征分析,结果表明,Pt/CNTs电催化介孔滤膜中含有聚苯胺、Sb-Sn02和Pt/CNTs,Co-N-C电催化介孔滤膜中含有聚苯胺、Sb-Sn02和Co-N-C,其表面均匀、光滑、平整,截面出现分布均匀的指状孔,顶层形成超薄致密的功能层。平均孔径小于2nm。以直接红31染料模拟高盐有机废水,把其作为目标研究对象,研究了影响膜分离过程的多个参数。结果表明对于Pt/CNTs电催化介孔滤膜,当跨膜压差为0.3 MPa、电压为8.0V、盐含量为8%、染料初始浓度为20mg.L-l、溶液pH为6时,直接红31高盐染料废水分离效果较好。对于Co-N-C电催化介孔滤膜,当跨膜压差为0.4 MPa、电压为8.0V、盐含量为8%、染料初始浓度为20mg.L-1、溶液pH为6时,直接红31高盐染料废水分离效果较好。与单独膜分离过程相比,电催化介孔滤膜通量有所提高,电催化过程极大地降解了堵塞在膜表面和膜孔内的大分子有机物质,很大程度上缓解了膜污染。在这样的实验条件下,所得到的渗透液无色透明,直接红31的截留率超过了 98%,NaCl几乎没有截留,截留率不到1%,基本实现了有机物和盐的分离。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

装置图,电催化,实验装置图,耦合膜

１：邋Ｄｉａｐｈｒａｇｍ邋ｐｕｍｐ；邋２：邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｇａｕｇｅ；邋３：邋Ｍｅｍｂｒａｎｅ邋ｒｅａｃｔｏｒ；邋４：邋ＤＣ邋ｐｏｗｅｒ邋ｓｕｐｐｌｙ；逡逑５：邋Ｆｅｅｄ邋ｔａｎｋ；邋６：邋Ｖａｌｖｅ；邋７：邋Ｐｅｒｍｅａｔｅ邋ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ邋ｔａｎｋ；邋８：邋Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ邋ｔａｎｋ．逡逑图２－２电催化膜反应装置图逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ａｐｐａｒａｔｕｓ邋ｆｏｒ邋ｃｏｕｐｌｅｄ邋Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｉｓ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ邋ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ逡逑ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．逡逑电催化耦合膜反应系统实验装置简图如图２－２所示。逡逑

分子结构式,容量瓶

倪丹电催化介孔滤膜处理高盐直接红３１废水洗至无氯离子，９０°Ｃ烘箱中烘干，即制得Ｐｔ／ＣＮＴｓ电催化剂。逡逑染料废水制备逡逑取Ｏ．ｌｇ直接红３１粉末于烧杯中，加入少量去离子水，电磁搅拌至其完全溶解液倒入ｌＯＯＯｍＬ棕色容量瓶中，用去离子水稀释并定容，盖上盖子，密封摇匀１００邋ｍｇ／Ｌ的染料直接红３１储备液，最后将容量瓶放置在暗处，待用。逡逑不同浓度染料及盐含量的模拟废水，首先按照实验所需废水的浓度把直接稀释，并加入一定比例的氯化钠，即配制完成，待用。逡逑红３１的分子结构式如图２－３所示。逡逑

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