废弃聚酰胺反渗透膜纳滤功能化及其脱盐浓缩过程研究

发布时间：2017-07-19 12:18

  本文关键词：废弃聚酰胺反渗透膜纳滤功能化及其脱盐浓缩过程研究

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【摘要】：芳香族聚酰胺反渗透膜因其产水效率和离子截留率高的优点,在海水淡化和苦咸水脱盐领域得到广泛应用,然而预处理和膜清洗过程中的活性氯组分能够引起聚酰胺膜性能下降和使用寿命缩短。因此,探明芳香族聚酰胺反渗透膜的氯化机理和废弃聚酰胺反渗透膜纳滤功能化的条件,对于废弃的聚酰胺反渗透膜实现资源化利用和扩大应用领域具有十分重要的意义。本文首先探讨了NaClO溶液对废弃聚酰胺反渗透膜结构及分离性能的影响,以及探究了废弃聚酰胺反渗透膜转化为具有纳滤性能的膜的氯化条件。其次,研究了纳滤功能化膜对无机盐和有机大分子的分离性能,以及其在染料脱盐和浓缩方面的分离性能和耐污染性。最后,考察了纳滤功能化膜在间歇恒容渗滤过程中对含高盐染料的脱盐和浓缩性能。用傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、静态接触角、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和流动电位对NaClO溶液处理前后的废弃聚酰胺反渗透膜进行表征,结果表明氯化后的膜表面的化学组分、微观结构以及亲水性都发生了明显的改变。另外,纳滤功能化膜对无机盐和有机大分子的分离结果显示:纳滤功能化膜的纯水通量比原始聚酰胺膜的通量增加了一倍,而对NaCl、Na2SO4的截留率分别降至46.2%和86.2%;而且,纳滤功能化膜对刚果红、甲基蓝和直接红80的截留率分别是99.4%、99.8%和100%。此结果表明,氯化强度为48000 ppm·h时,废弃的聚酰胺反渗透膜经氯化降解后能够转化为具有纳滤性能的膜。另外,纳滤功能化膜在染料浓缩和脱盐的过程中,考察了操作压力、染料浓度及盐浓度对膜的分离性能的影响,并进行了耐污染性能的测试,结果表明纳滤功能化膜具有优越的分离性能和耐污染性。最后,纳滤功能化膜在染料的间歇恒容渗滤模拟实验的结果显示,在25℃和压力0.8 MPa下,纳滤功能化膜对直接红80染料的截留率约为100%,经过六次加水浓缩渗滤操作后,料液中NaCl浓度从13 g/L降到2.3 g/L,料液被浓缩了1.65倍,此结果表明纳滤功能化膜的间歇恒容渗滤操作过程能够实现染料溶液的脱盐和浓缩。
【关键词】：次氯酸钠 芳香族聚酰胺反渗透膜 氯化降解 纳滤功能化膜 染料 渗滤 脱盐
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 引言11-12
• 1.2 芳香族聚酰胺反渗透膜的氯化降解机理12-16
• 1.3 纳滤膜分离机理研究16-19
• 1.3.1 膜的溶解和扩散作用16
• 1.3.2 膜的筛分效应16-17
• 1.3.3 膜的道南效应17
• 1.3.4 纳滤膜的传递机理数学模型17-19
• 1.4 影响纳滤膜在染料脱盐和浓缩应用中的关键因素19-22
• 1.4.1 膜面流速20
• 1.4.2 操作压力20-21
• 1.4.3 染料液浓度21
• 1.4.4 盐浓度21-22
• 1.5 工业渗滤过程设计22-23
• 1.5.1 渗滤简介22
• 1.5.2 操作模式的优化22-23
• 1.6 本课题的选题意义及研究内容23-26
• 第二章 实验材料与方法26-32
• 2.1 实验药品、材料和设备26-28
• 2.1.1 实验材料和药品26
• 2.1.2 实验仪器和装置26-28
• 2.2 分析方法28-32
• 2.2.1 棉子糖浓度的测定28
• 2.2.2 盐浓度的测定28-29
• 2.2.3 染料浓度的测定29-32
• 第三章 纳滤功能化膜的制备与表征32-48
• 3.1 纳滤功能化膜的制备32-33
• 3.2 聚酰胺膜和纳滤功能化膜的表征33-36
• 3.2.1 扫描电镜(SEM)分析33
• 3.2.2 原子力显微镜(AFM)分析33-34
• 3.2.3 傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析34
• 3.2.4 X射线光电子能谱(XPS)分析34-35
• 3.2.5 接触角分析35
• 3.2.6 表面流动电位测定35-36
• 3.3 结果与讨论36-46
• 3.3.1 扫描电镜(SEM)36-38
• 3.3.2 原子力显微镜(AFM)38-39
• 3.3.3 傅立叶变换红外光谱(FTIR)39-40
• 3.3.4 X射线光电子能谱(XPS)40-43
• 3.3.5 接触角43-44
• 3.3.6 表面流动电位44-45
• 3.3.7 氯化强度对聚酰胺反渗透膜分离性能的影响45-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第四章 纳滤功能化膜分离性能的研究48-62
• 4.1 膜对无机盐和有机分子的截留性能48-49
• 4.2 膜在染料脱盐和浓缩方面的研究49
• 4.3 膜的耐污染性能研究49-50
• 4.4 结果与讨论50-60
• 4.4.1 膜对不同无机盐和有机分子的分离性能50-53
• 4.4.2 操作条件对膜染料脱盐和浓缩性能的影响53-59
• 4.4.3 膜耐污染性能的研究59-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第五章 纳滤功能化膜的间歇恒容渗滤过程62-68
• 5.1 前言62
• 5.2 实验部分62-67
• 5.2.1 实验仪器及材料63
• 5.2.2 渗透通量随渗滤时间的变化63-64
• 5.2.3 染料的浓度随渗滤时间的变化64
• 5.2.4 盐的浓度随渗滤时间的变化64-65
• 5.2.5 染料的截留率随渗滤时间的变化65-66
• 5.2.6 盐的截留率随渗滤时间的变化66-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 结论与展望68-71
• 6.1 结论68-69
• 6.2 创新点69
• 6.3 展望69-71
• 参考文献71-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录79

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