三醋酸纤维素膜/水凝胶汲取剂的制备及浓缩酯化废水过程研究

发布时间：2021-03-29 20:16

　　我国酯化废水含大量有机物、难处理,须探索更有效的处理方式。本文利用高回收率的正渗透（FO）技术,将FO膜与水凝胶汲取剂联用于酯化废水的浓缩测试。本课题以三醋酸纤维素（CTA）为成膜材料,利用相转化法制备CTA膜,通过水通量等性能测试考察成膜材料的影响机制并优化膜性能;以N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）和丙烯酸钠（SA）为单体,通过双水相共聚法制备聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸纳（NIPAM/SA）水凝胶,通过傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜分析,结合溶胀、退溶胀、动力学等指标,考察不同组份对水凝胶性能的影响机制并优化其性能。最后,将优化的CTA膜和水凝胶联合应用于酯化废水的FO浓缩实验中,通过改变FO运行参数（废水COD浓度、膜面流速、汲取液种类、料液p H性以及汲取剂再生效率）,记录各时间段的水通量和COD浓度的变化,分析和评价废水浓缩效果。通过膜性能的分析,确定最优铸膜液配比为:14.5 wt.%CTA+10.0 wt.%马来酸68.0 wt.%+1,4-二氧六环+7.5 wt.%丙酮。其中,成膜影响机制为:CTA浓度主要作用于分子链密度;马来酸通过控制亲水基团数量和成膜速率;不同溶剂... 

【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

正渗透过程原理示意图

2实验材料与方法17该装置包括有效面积为12cm2膜组件（长60mm，20mm，深3mm）、蠕动泵、原料液测试池、磁力搅拌器、汲取剂测试池、电导率仪、电子天平等。取体积为1L的去离子水作为原料液置于料液池中，配制1LNaCl（浓度为1mol·L-1）溶液作为汲取剂置于汲取剂池内。设定膜两侧（汲取剂池和料液池）的蠕动泵为相同运行参数，预设原料液和汲取剂以1.5L·min-1的流速循环流动进行正渗透的性能测试。图2-1实验室自制液-液正渗透装置原理图Fig.2-1Lab-scaletestsystemforFOmembraneperformance（1）水通量利用电子天平记录汲取剂质量的实时变化，通过公式（2-1）计算水通量。（2-1）其中：Jw（L·m-2h-1）表示水通量，即单位时间内，单位有效膜面积内通过的纯水量，m（kg）表示汲取剂的增加量，ρ（kg·m-3）表示去离子水的密度，A（m2）表示膜的有效面积，t（h）表示装置运行时间。（2）返盐量利用电导率仪测定原料液中电导率的实时变化情况，根据标准曲线计算汲取剂中溶质的浓度变化，再通过公式（2-2）计算返盐量。（2-2）其中，Js（g·m-2h-1）表示返盐量，c（mol·L-1）表示原料液的摩尔浓度，V（L）表示原料液在一个测试间隔的最终体积，A（m2）表示膜的有效面积，t（h）表示装置运行时间。

2实验材料与方法2145°C，50°C和55°C）的去离子水中，待6h的退溶胀作用后，取出水凝胶并除去其表面的游离去离子水后，立刻用分析天平测定水凝胶的质量，通过上述公式（2-5）溶胀率Q。2.3.3水凝胶pH敏感性测试采用称重法测定溶胀饱和状态下的水凝胶在不同pH溶液环境中发生物理变化后的剩余含水率来分析和评价水凝胶对pH的敏感性和变化程度。利用磷酸二钠和柠檬酸按不同质量比配置pH为2、4、6、8、10和12的缓冲溶液，称取6个质量大致相同的饱和水凝胶分别置于上述6个不同pH值的溶液中，待6h后取出并去除表面多余溶液，立刻测量其质量，利用公式（2-5）计算溶胀率，用以表示各水凝胶在进行不同程度的退溶胀作用后的剩余含水率。2.4正渗透测试2.4.1水通量测试在室温下，利用固-液正渗透装置（图2-2）测定制备膜与水凝胶汲取剂在正渗透过程中的水通量，来评价不同水凝胶汲取剂在正渗透技术中的应用效果，优化汲取剂参数。该装置包括有效面积为3cm2自制膜组件（长20mm，宽15mm，深3mm）、蠕动泵、原料液测试池、汲取剂测试池、电导率仪、磁力搅拌器、电子天平等。取1L原料液置于料液池；取干燥水凝胶，浸入去离子水，活化15min后置于汲取剂测试池。设定膜两侧（汲取剂池和料液池）的蠕动泵为相同运行参数，预设原料液和汲取剂以1.5L·min-1的流速循环流动进行正渗透的水通量测试。利用电子天平记录汲取剂质量的实时变化，通过公式（2-10）计算水通量。（2-10）其中：JW（L·m-2h-1）表示水通量，即单位时间内通过单位有效膜面积的纯水量，m（kg）表示汲取剂的增加量，ρ（kg·m-3）表示水的密度，A（m2）表示膜的有效面积，t（h）表示装置运行时间。图2-2实验室自制固-液正渗透装置原理图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3108129