高通量纤维素膜的制备及其油水分离性能的应用研究

发布时间：2017-04-29 04:13

  本文关键词：高通量纤维素膜的制备及其油水分离性能的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：食品含油废水成分复杂、油分乳化度高,是一种较难处理的废水。采用膜分离法可有效去除含油废水中的乳化油甚至溶解油。其中,尤以亲水性分离膜的性能更为出众。亲水性分离膜除了分离效果好,同时还具有良好的抗污染性能。但亲水性分离膜的成本较高,阻碍了其在工业领域的应用。纤维素是地球上资源最丰富的生物基质材料,具有良好的化学稳定性、亲水性和生物易降解性等特点,且成本低廉,是理想的亲水性分离膜的制备原料。在全球环境污染严重和资源日益枯竭的今天,以天然生物基材料为原料,已成为新材料研发的热点和重点。本论文以天然纤维素为原料,以低温的7wt%NaOH/12wt%尿素的水溶液为溶剂,通过调节致孔剂和凝固浴条件,调控纤维素分离膜的结构和性能,获得高通量的纤维素分离膜,并探究其对食品含油废水的分离性能。具体研究工作主要围绕以下几个方面展开：1、采用浸没沉淀相转化法,以聚乙二醇(PEG)等组分为致孔剂,通过调节铸膜液中致孔剂的分子量和添加比例、凝固浴种类和温度等,来调控纤维素分离膜结构和性能。结果表明,以5%Na2SO4水溶液为凝固浴,且在较高的凝固浴温度下,致孔剂分子量越大,添加比例越高,纤维素分离膜的孔结构越疏松,膜的纯水通量越高。以PEG1000为致孔剂,且添加的质量比(PEG1000：纤维素)为1.5,在40 oC的5%Na2SO4水溶液中分相再生成膜,是高通量再生纤维素膜的最佳制备条件,纯水通量可达198.6 L.m-2·h1-。2、探究低温溶剂体系下的PEG/纤维素铸膜液体系的成膜机理。以7wt%NaOH/12wt%尿素的低温水溶液体系为溶剂,PEG/纤维素铸膜液为低温相溶、高温分相体系。在浸没沉淀过程中,非溶剂致相分离(NIPS)和热致相分离(TIPS)机理同时影响纤维素分离膜的结构和性能。研究结果表明,在低温凝固浴中,成膜机理以NIPS为主导；在高温凝固浴中,成膜机理以TIPS为主导。3、考察高通量纤维素分离膜的油水分离性能。结果表明,高通量纤维素分离膜具备较高的油水分离效率和良好的抗污染性能。实验发现,该膜对花生油乳化液以及食堂含油废水的截留率均达到98%以上,滤液中含油浓度低于10 mg/L,符合国家污水排放标准；清洗后膜的纯水通量恢复率近90%,可重复使用。
【关键词】：纤维素分离膜 NaOH/尿素 聚乙二醇 高通量 油水分离
【学位授予单位】：浙江工商大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;TQ028.8
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 引言10-25
• 1.1 食品含油废水10-16
• 1.1.1 食品含油废水概述10-11
• 1.1.2 食品含油废水危害11
• 1.1.3 含油废水处理方法11-14
• 1.1.4 油水分离膜14-16
• 1.2 纤维素16-23
• 1.2.1 纤维素的结构16-17
• 1.2.2 纤维素的溶剂体系17-20
• 1.2.3 纤维素膜的研究进展20-23
• 1.3 课题提出23-24
• 1.4 研究目的和意义24-25
• 第二章 高通量纤维素膜的制备与表征25-53
• 2.1 前言25-26
• 2.2 实验部分26-31
• 2.2.1 实验材料及预处理26-27
• 2.2.2 实验仪器设备27
• 2.2.3 纤维素分离膜的制备27-28
• 2.2.4 形貌结构表征28
• 2.2.5 孔径和孔隙率28-29
• 2.2.6 纯水通量29-30
• 2.2.7 XRD分析30
• 2.2.8 DSC-TG同步分析30
• 2.2.9 XPS测试30
• 2.2.10 PS微球和BSA溶液的截留测试30-31
• 2.3 结果与讨论31-51
• 2.3.1 致孔剂对纤维素分离膜结构的影响31-37
• 2.3.2 凝固浴条件对纤维素分离膜结构的影响37-39
• 2.3.3 纯水通量39-41
• 2.3.4 XRD分析41-43
• 2.3.5 DSC-TG同步分析43-45
• 2.3.6 致孔剂残留分析45-48
• 2.3.7 纤维素分离膜截留性能分析48-51
• 2.4 本章小结51-53
• 第三章 纤维素铸膜液分相机理的探究53-62
• 3.1 前言53-54
• 3.2 实验部分54-56
• 3.2.1 实验材料及预处理54
• 3.2.2 实验仪器设备54-55
• 3.2.3 铸膜液粘度的测定55
• 3.2.4 铸膜液非溶剂浊点的测定55-56
• 3.3 结果与讨论56-60
• 3.3.1 PEG分子量对纤维素铸膜液体系的影响56-59
• 3.3.2 PEG添加比例对纤维素铸膜液体系的影响59-60
• 3.4 本章小结60-62
• 第四章 纤维素膜在油水分离中的应用研究62-75
• 4.1 前言62-63
• 4.2 实验部分63-67
• 4.2.1 实验材料及预处理63
• 4.2.2 实验仪器设备63
• 4.2.3 静态接触角测试63-64
• 4.2.4 乳化油溶液的配制64
• 4.2.5 乳化油溶液的标准曲线和粒径分布测定64
• 4.2.6 油水分离实验64-66
• 4.2.7 截留率的测定66-67
• 4.3 结果与讨论67-73
• 4.3.1 纤维素膜的油水接触角分析67-68
• 4.3.2 油水乳液标准曲线与粒径分布68-70
• 4.3.3 纤维素膜对油水乳液分离的性能分析70-73
• 4.4 本章小结73-75
• 第五章 全文总结75-77
• 5.1 主要结论75-76
• 5.2 创新点76
• 5.3 展望76-77
• 参考文献77-82
• 附录 英文缩写82-83
• 硕士期间发表及待发表论文83-84
• 致谢84-86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 范立梅;生物膜反应器连续处理餐饮废水[J];环境污染与防治;1999年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 谢明军;餐饮业含油废水的处理与研究[D];昆明理工大学;2008年

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本文编号：334186