双功能抗生物污染反渗透膜表面改性及性能研究
发布时间：2022-07-07 11:09
反渗透技术可实现无机盐与水分子的高效分离,在海水淡化和水质处理中应用广泛,但以聚酰胺为首的反渗透膜材料在实际运行中存在的膜污染问题会降低分离效率、增加能耗和成本,其中微生物在反渗透膜界面的沉聚和生长是引发膜污染的最大原因。研发具备抗生物污染的新型反渗透膜是当前对抗膜污染最行之有效的手段。因此本课题根据微生物在反渗透膜界面的聚集生长进程,制备了一种可同时在第一阶段抵抗污染物的吸附、在第二阶段抑制微生物的生长繁殖的双功能抗生物污染反渗透膜,并分别对其“被动”防污机制和“主动”防污机制进行探讨。本研究在聚酰胺复合膜（TFC）表面通过氧化聚合反应涂覆了聚多巴胺,并通过螯合和还原作用在其上原位合成了纳米铜颗粒来制备一种表面改性反渗透膜。首先研究了多巴胺分别聚合0.5 h、1 h、2 h后改性膜表面基本特征和表面性质的变化。研究发现改性膜表面成功负载了多巴胺分子和以Cu2+、Cu~0形态存在的纳米铜颗粒,且多巴胺的聚合时间越长,反渗透膜表面的峰谷结构越紧密,聚多巴胺的团聚和纳米铜被包覆的程度越小,膜表面的氧氮元素比和亲水性逐渐提高,改性颗粒之间的静电排斥作用增强,粗糙度无显著...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 膜分离技术的概述
1.2.1 膜分离技术的简介
1.2.2 反渗透膜技术的基本情况
1.3 反渗透膜技术的膜污染难题
1.3.1 微生物污染的原因和危害
1.3.2 缓解微生物污染的途径和抗污染机制
1.3.3 抗生物污染改性反渗透膜的研究进展
1.4 多巴胺的研究现状
1.4.1 多巴胺的结构特性及聚合机理
1.4.2 多巴胺在各表面改性中的应用
1.5 纳米抗菌材料的研究现状
1.5.1 抗菌材料的分类及作用原理
1.5.2 纳米杀菌剂在膜技术上的运用
1.6 课题的研究意义及主要研究内容
1.6.1 课题的研究目的和意义
1.6.2 课题的主要研究内容和技术路线
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 实验材料和药品
2.1.2 实验仪器和设备
2.1.3 反渗透系统操作平台
2.2 反渗透膜表面基本性能的表征方法
2.2.1 扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征
2.2.2 红外吸收光谱(FTIR)表征
2.2.3 X-射线光电子能谱(XPS)表征
2.2.4 原子力显微镜(AFM)表征
2.2.5 接触角(CA)表征
2.2.6 膜表面Zeta电位表征
2.3 反渗透膜传质功能和抗污染性能的评价方法
2.3.1 反渗透膜传质性能的评价方法
2.3.2 反渗透膜抗吸附功能的评价方法
2.3.3 反渗透膜抗菌性能的评价方法
2.4 反渗透膜抗污染机制的分析方法
2.4.1 抵抗吸附的被动机制分析——XDLVO理论
2.4.2 灭活细菌的主动机制分析
第3章 双功能抗生物污染反渗透膜的制备与表征
3.1 引言
3.2 反渗透膜表面改性的制备方法和原理
3.3 反渗透膜的表面性能测试与结果分析
3.3.1 反渗透膜的表面与断面形貌分析
3.3.2 双功能改性层的内部结构分析
3.3.3 反渗透膜的表面官能团分析
3.3.4 反渗透膜的表面化学元素分析
3.3.5 反渗透膜的表面粗糙度分析
3.3.6 反渗透膜的表面亲疏水性分析
3.3.7 反渗透膜的表面Zeta电势分析
3.4 本章小结
第4章 双功能改性反渗透膜的抗生物污染性能研究
4.1 引言
4.2 反渗透膜抗有机污染物吸附的性能及机制探讨
4.2.1 反渗透膜抗有机污染物吸附的性能分析
4.2.2 反渗透膜抵抗吸附的“被动”机制探讨
4.3 反渗透膜的抗菌性能及机制探讨
4.3.1 反渗透膜的抗菌性能分析
4.3.2 反渗透膜灭活细菌的“主动”机制探讨
4.4 本章小结
第5章 双功能改性反渗透膜的动态污染行为研究
5.1 引言
5.2 反渗透膜传质性能的表征
5.3 反渗透膜的动态污染实验
5.3.1 动态污染过程中反渗透膜通量和截留率的变化
5.3.2 反渗透膜动态污染后的生物膜分析
5.4 纳米铜在改性聚酰胺膜上的稳定性研究
5.4.1 纳米铜在改性聚酰胺膜上的溶解与渗漏
5.4.2 纳米铜在改性聚酰胺膜上的可再生研究
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]层层组装界面聚合制备聚酰胺复合正渗透膜研究[J]. 李亚丹,陈东辉,黄满红,陈刚. 膜科学与技术. 2017(05)
[2]海水淡化反渗透膜微生物污染及防控研究进展[J]. 郑猛,吴青芸,周浩媛,胡云霞. 膜科学与技术. 2015(01)
[3]耐氯纳滤/反渗透复合膜的研究进展[J]. 李峰辉,孟建强,马六甲. 高分子通报. 2014(10)
[4]纳米银杀菌机理的研究进展[J]. 曲锋,许恒毅,熊勇华,赖卫华,魏华. 食品科学. 2010(17)
[5]芳香聚酰胺反渗透复合膜的抗氧化性能研究[J]. 陶杰,何平,夏敏玲,俞三传. 水处理技术. 2010(03)
[6]中国水资源状况与水资源安全问题分析[J]. 张利平,夏军,胡志芳. 长江流域资源与环境. 2009(02)
[7]阳离子抗菌肽的研究进展[J]. 邓超,王联结. 中国生物工程杂志. 2008(06)
本文编号：3656314
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【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 膜分离技术的概述
1.2.1 膜分离技术的简介
1.2.2 反渗透膜技术的基本情况
1.3 反渗透膜技术的膜污染难题
1.3.1 微生物污染的原因和危害
1.3.2 缓解微生物污染的途径和抗污染机制
1.3.3 抗生物污染改性反渗透膜的研究进展
1.4 多巴胺的研究现状
1.4.1 多巴胺的结构特性及聚合机理
1.4.2 多巴胺在各表面改性中的应用
1.5 纳米抗菌材料的研究现状
1.5.1 抗菌材料的分类及作用原理
1.5.2 纳米杀菌剂在膜技术上的运用
1.6 课题的研究意义及主要研究内容
1.6.1 课题的研究目的和意义
1.6.2 课题的主要研究内容和技术路线
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 实验材料和药品
2.1.2 实验仪器和设备
2.1.3 反渗透系统操作平台
2.2 反渗透膜表面基本性能的表征方法
2.2.1 扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征
2.2.2 红外吸收光谱(FTIR)表征
2.2.3 X-射线光电子能谱(XPS)表征
2.2.4 原子力显微镜(AFM)表征
2.2.5 接触角(CA)表征
2.2.6 膜表面Zeta电位表征
2.3 反渗透膜传质功能和抗污染性能的评价方法
2.3.1 反渗透膜传质性能的评价方法
2.3.2 反渗透膜抗吸附功能的评价方法
2.3.3 反渗透膜抗菌性能的评价方法
2.4 反渗透膜抗污染机制的分析方法
2.4.1 抵抗吸附的被动机制分析——XDLVO理论
2.4.2 灭活细菌的主动机制分析
第3章 双功能抗生物污染反渗透膜的制备与表征
3.1 引言
3.2 反渗透膜表面改性的制备方法和原理
3.3 反渗透膜的表面性能测试与结果分析
3.3.1 反渗透膜的表面与断面形貌分析
3.3.2 双功能改性层的内部结构分析
3.3.3 反渗透膜的表面官能团分析
3.3.4 反渗透膜的表面化学元素分析
3.3.5 反渗透膜的表面粗糙度分析
3.3.6 反渗透膜的表面亲疏水性分析
3.3.7 反渗透膜的表面Zeta电势分析
3.4 本章小结
第4章 双功能改性反渗透膜的抗生物污染性能研究
4.1 引言
4.2 反渗透膜抗有机污染物吸附的性能及机制探讨
4.2.1 反渗透膜抗有机污染物吸附的性能分析
4.2.2 反渗透膜抵抗吸附的“被动”机制探讨
4.3 反渗透膜的抗菌性能及机制探讨
4.3.1 反渗透膜的抗菌性能分析
4.3.2 反渗透膜灭活细菌的“主动”机制探讨
4.4 本章小结
第5章 双功能改性反渗透膜的动态污染行为研究
5.1 引言
5.2 反渗透膜传质性能的表征
5.3 反渗透膜的动态污染实验
5.3.1 动态污染过程中反渗透膜通量和截留率的变化
5.3.2 反渗透膜动态污染后的生物膜分析
5.4 纳米铜在改性聚酰胺膜上的稳定性研究
5.4.1 纳米铜在改性聚酰胺膜上的溶解与渗漏
5.4.2 纳米铜在改性聚酰胺膜上的可再生研究
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]层层组装界面聚合制备聚酰胺复合正渗透膜研究[J]. 李亚丹,陈东辉,黄满红,陈刚. 膜科学与技术. 2017(05)
[2]海水淡化反渗透膜微生物污染及防控研究进展[J]. 郑猛,吴青芸,周浩媛,胡云霞. 膜科学与技术. 2015(01)
[3]耐氯纳滤/反渗透复合膜的研究进展[J]. 李峰辉,孟建强,马六甲. 高分子通报. 2014(10)
[4]纳米银杀菌机理的研究进展[J]. 曲锋,许恒毅,熊勇华,赖卫华,魏华. 食品科学. 2010(17)
[5]芳香聚酰胺反渗透复合膜的抗氧化性能研究[J]. 陶杰,何平,夏敏玲,俞三传. 水处理技术. 2010(03)
[6]中国水资源状况与水资源安全问题分析[J]. 张利平,夏军,胡志芳. 长江流域资源与环境. 2009(02)
[7]阳离子抗菌肽的研究进展[J]. 邓超,王联结. 中国生物工程杂志. 2008(06)
本文编号：3656314
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3656314.html
