臭氧氧化联合粉末活性炭吸附缓解超滤膜污染研究
发布时间：2023-04-21 20:55
超滤技术是水处理领域中前景广阔的绿色工艺,其具有高效稳定去除颗粒物和微生物特点,保证了饮用水的生物安全性。然而,超滤对溶解性有机物去除效能较低和运行过程中产生的膜污染问题是两大瓶颈性难题。因此,采用吸附和氧化等预处理来提高有机物的去除效能和对膜污染进行有效的控制。本论文采用粉末活性炭(Powdered activated carbon,PAC)吸附和臭氧预氧化单独或联合预处理,系统地研究了其对超滤工艺的影响。采用地表水作为超滤原水,考察了PAC粒径对膜污染的影响。粒径越小PAC对有机物的吸附效能越高(如腐殖酸,Humic acid,HA),因此粒径越小PAC对膜污染的控制效果越显著。PAC吸附后不去除PAC颗粒时,会导致膜表面形成有机物和PAC的复合污染层,增加了过滤阻力。因此采用预过滤去除吸附后的PAC颗粒,会使得PAC吸附具有更好的控制污染效果。超滤地表天然水时,增加钙离子浓度会强化天然有机物(Natural organic matter,NOM)对膜表面的粘附作用,导致其产生更加严重的水力不可逆污染。采用天然地表水进行的短期和长期PAC吸附超滤实验发现,HA吸附污染造成的膜孔堵塞...
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 超滤技术在水处理中的应用
1.1.1 超滤在水处理中应用
1.1.2 超滤技术的优势与局限性
1.2 超滤膜膜污染机理研究进展
1.2.1 超滤膜污染物的鉴定与分类
1.2.2 超滤膜污染机理
1.3 活性炭吸附缓解超滤膜污染
1.3.1 活性炭膜工艺组合方式
1.3.2 活性炭超滤组合工艺对有机物的去除
1.3.3 活性炭对膜污染的影响
1.4 臭氧缓解膜污染
1.4.1 臭氧与有机物反应
1.4.2 臭氧对膜污染的缓解
1.5 课题的意义与主要研究内容
1.5.1 课题的来源和研究意义
1.5.2 主要研究内容
第2章 试验材料与方法
2.1 试验材料
2.1.1 试验试剂
2.1.2 试验用水
2.2 试验装置
2.2.1 浸没式中空纤维超滤膜系统
2.2.2 平板超滤膜系统
2.3 膜污染分析方法
2.3.1 膜污染阻力评价方法
2.3.2 表面自由能分析
2.3.3 经典膜孔堵塞滤饼过滤模型
2.4 分析检测方法
2.4.1 常规水质指标的检测
2.4.2 吸附剂颗粒粒径分布的测定
2.4.3 吸附剂孔隙结构的测定
2.4.4 Zeta电位与胶体粒径的测定
2.4.5 有机物分子量分布的测定
2.4.6 扫描电子显微镜观察
2.4.7 三维荧光光谱分析
2.4.8 多糖和蛋白检测
2.4.9 衰减全反射傅立叶红外光谱扫描
2.4.10 臭氧浓度和pCBA检测
第3章 PAC吸附对超滤膜污染影响研究
3.1 引言
3.2 超滤膜污染影响因素
3.2.1 活性炭粒径对控制膜污染影响
3.2.2 PAC吸附对HA引起膜污染的影响
3.2.3 钙离子浓度对膜污染影响
3.3 PAC吸附预处理对NOM的去除
3.3.1 溶解性有机物去除效能
3.3.2 荧光有机物的去除
3.3.3 对原水分子量分布的影响
3.4 PAC吸附对膜污染的影响
3.4.1 对短期膜污染的影响
3.4.2 对长期膜污染的影响
3.4.3 对浓缩效应产生膜污染控制
3.4.4 对不可逆膜污染控制
3.5 PAC吸附预处理缓解超滤膜污染机制
3.5.1 初期腐殖酸疏水性吸附
3.5.2 浓差极化作用
3.5.3 蛋白质主导的滤饼层形成
3.6 本章小结
第4章 预氧化缓解超滤膜污染研究
4.1 引言
4.2 预氧化对有机物物化特性的影响
4.2.1 预氧化对分子量分布的影响
4.2.2 预氧化对超滤截留效率的影响
4.2.3 预氧化对生物聚合物的去除
4.2.4 预氧化对荧光特性的影响
4.3 预氧化对超滤膜污染的影响
4.3.1 预氧化对通量的影响
4.3.2 预氧化对膜阻力的影响
4.4 预氧化缓解膜污染机理模型分析
4.4.1 预氧化缓解膜污染特征曲线
4.4.2 预氧化对污染机制转变的影响
4.4.3 生物聚合物对污染机制转变的影响
4.5 预氧化缓解膜污染界面作用和机理分析
4.5.1 表面自由能分析
4.5.2 膜污染表征
4.5.3 臭氧缓解膜污染机理分析
4.6 本章小结
第5章 臭氧预氧化联合PAC吸附缓解膜污染研究
5.1 引言
5.2 联合预处理对有机物的去除
5.2.1 对分子量分布的影响
5.2.2 对超滤截留效率的影响
5.2.3 对生物聚合物去除的影响
5.2.4 对荧光特性的影响
5.3 联合预处理对超滤膜污染的影响
5.3.1 对通量的影响
5.3.2 对膜污染阻力的影响
5.4 联合预处理缓解膜污染机理分析
5.4.1 膜污染缓解模型分析
5.4.2 对羟基自由基暴露的影响
5.4.3 表面自由能分析
5.4.4 膜污染表征
5.4.5 联合预处理缓解膜污染机制
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历
本文编号：3796232
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 超滤技术在水处理中的应用
1.1.1 超滤在水处理中应用
1.1.2 超滤技术的优势与局限性
1.2 超滤膜膜污染机理研究进展
1.2.1 超滤膜污染物的鉴定与分类
1.2.2 超滤膜污染机理
1.3 活性炭吸附缓解超滤膜污染
1.3.1 活性炭膜工艺组合方式
1.3.2 活性炭超滤组合工艺对有机物的去除
1.3.3 活性炭对膜污染的影响
1.4 臭氧缓解膜污染
1.4.1 臭氧与有机物反应
1.4.2 臭氧对膜污染的缓解
1.5 课题的意义与主要研究内容
1.5.1 课题的来源和研究意义
1.5.2 主要研究内容
第2章 试验材料与方法
2.1 试验材料
2.1.1 试验试剂
2.1.2 试验用水
2.2 试验装置
2.2.1 浸没式中空纤维超滤膜系统
2.2.2 平板超滤膜系统
2.3 膜污染分析方法
2.3.1 膜污染阻力评价方法
2.3.2 表面自由能分析
2.3.3 经典膜孔堵塞滤饼过滤模型
2.4 分析检测方法
2.4.1 常规水质指标的检测
2.4.2 吸附剂颗粒粒径分布的测定
2.4.3 吸附剂孔隙结构的测定
2.4.4 Zeta电位与胶体粒径的测定
2.4.5 有机物分子量分布的测定
2.4.6 扫描电子显微镜观察
2.4.7 三维荧光光谱分析
2.4.8 多糖和蛋白检测
2.4.9 衰减全反射傅立叶红外光谱扫描
2.4.10 臭氧浓度和pCBA检测
第3章 PAC吸附对超滤膜污染影响研究
3.1 引言
3.2 超滤膜污染影响因素
3.2.1 活性炭粒径对控制膜污染影响
3.2.2 PAC吸附对HA引起膜污染的影响
3.2.3 钙离子浓度对膜污染影响
3.3 PAC吸附预处理对NOM的去除
3.3.1 溶解性有机物去除效能
3.3.2 荧光有机物的去除
3.3.3 对原水分子量分布的影响
3.4 PAC吸附对膜污染的影响
3.4.1 对短期膜污染的影响
3.4.2 对长期膜污染的影响
3.4.3 对浓缩效应产生膜污染控制
3.4.4 对不可逆膜污染控制
3.5 PAC吸附预处理缓解超滤膜污染机制
3.5.1 初期腐殖酸疏水性吸附
3.5.2 浓差极化作用
3.5.3 蛋白质主导的滤饼层形成
3.6 本章小结
第4章 预氧化缓解超滤膜污染研究
4.1 引言
4.2 预氧化对有机物物化特性的影响
4.2.1 预氧化对分子量分布的影响
4.2.2 预氧化对超滤截留效率的影响
4.2.3 预氧化对生物聚合物的去除
4.2.4 预氧化对荧光特性的影响
4.3 预氧化对超滤膜污染的影响
4.3.1 预氧化对通量的影响
4.3.2 预氧化对膜阻力的影响
4.4 预氧化缓解膜污染机理模型分析
4.4.1 预氧化缓解膜污染特征曲线
4.4.2 预氧化对污染机制转变的影响
4.4.3 生物聚合物对污染机制转变的影响
4.5 预氧化缓解膜污染界面作用和机理分析
4.5.1 表面自由能分析
4.5.2 膜污染表征
4.5.3 臭氧缓解膜污染机理分析
4.6 本章小结
第5章 臭氧预氧化联合PAC吸附缓解膜污染研究
5.1 引言
5.2 联合预处理对有机物的去除
5.2.1 对分子量分布的影响
5.2.2 对超滤截留效率的影响
5.2.3 对生物聚合物去除的影响
5.2.4 对荧光特性的影响
5.3 联合预处理对超滤膜污染的影响
5.3.1 对通量的影响
5.3.2 对膜污染阻力的影响
5.4 联合预处理缓解膜污染机理分析
5.4.1 膜污染缓解模型分析
5.4.2 对羟基自由基暴露的影响
5.4.3 表面自由能分析
5.4.4 膜污染表征
5.4.5 联合预处理缓解膜污染机制
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历
本文编号：3796232
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