胺基化改性正渗透膜的抗膜污染能力和氨氮截留效能研究
发布时间：2023-11-08 18:10
在当前淡水资源短缺和能源不断被消耗的背景下,对生活污水进行资源化处理以同步回收其中的净化水、能源以及氮磷等营养物质对社会的可持续发展具有十分重要的意义。最近,新兴的厌氧渗透膜生物反应器(AnOMBR)工艺在回收生活污水中的资源上展现出极强的优势。然而,在实际运行过程中,正渗透(FO)膜较严重的膜污染和较差的氨氮截留能力极大地限制了AnOMBR的发展。为了克服这一缺陷,本研究探索了FO复合膜(TFC-FO)的支撑层的结构和活性层的表面特性对FO膜的抗膜污染能力和氨氮截留性能的影响,在此基础上提出了胺基化改性TFC-FO膜以同步提升其抗膜污染和氨氮截留能力的膜改性策略,并揭示了胺种类的影响机制。本研究制备的PAMAM树状分子接枝膜在浓缩生活污水上展示出超强的氨氮截留性能和抗膜污染能力且可有效地抑制生物污染的形成。本研究首先探究了支撑层结构对TFC-FO膜的结构和性能的影响。研究结果表明,小孔结构的支撑层有助于形成粗糙度稍低、较薄、交联度较高且表面具有较低羧基密度的聚酰胺(PA)活性层,对应的TFC-FO膜具有稍强的抗膜污染能力,其中具有完全海绵状结构支撑层的FO-PEG的性能最佳。大孔结构...
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第1章 绪论
1.1 资源短缺现状
1.2 生活污水资源化研究进展
1.2.1 生活污水的传统处理
1.2.2 膜生物反应器
1.2.3 厌氧渗透膜生物反应器
1.3 正渗透技术简介
1.3.1 正渗透技术的基本原理及优势
1.3.2 正渗透技术在水处理领域中的应用简介
1.3.3 正渗透技术的发展瓶颈
1.4 聚酰胺正渗透膜的研究方向
1.4.1 正渗透膜的发展概述
1.4.2 支撑层的优化改性
1.4.3 PA活性层的优化改性
1.5 研究目的及意义
1.6 研究内容与技术路线
1.6.1 主要研究内容
1.6.2 技术路线
第2章 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 膜材料
2.1.2 实验药品
2.2 实验仪器与测试平台
2.2.1 实验仪器与设备
2.2.2 膜测试平台
2.3 实验方法
2.3.1 正渗透复合膜的制备
2.3.2 膜材料的表征
2.3.3 膜传质性能表征
2.3.4 生活污水浓缩效能分析
第3章 支撑层结构对TFC-FO膜的抗膜污染能力与氨氮截留性能的影响
3.1 引言
3.2 不同结构支撑层的制备
3.3 SPES支撑层的表征
3.4 不同支撑层结构的TFC-FO膜的表征
3.4.1 PA活性层的形貌
3.4.2 PA活性层的物化性质
3.4.3 支撑层结构对活性层的影响
3.4.4 TFC-FO膜的渗透性能
3.5 TFC-FO膜的生活污水浓缩性能及其影响机制
3.5.1 不同结构支撑层的TFC-FO膜的生活污水浓缩性能
3.5.2 支撑层结构对膜污染的影响机制
3.5.3 支撑层结构对截留能力的影响机制
3.6 本章小结
第4章 PEI接枝TFC-FO膜的抗膜污染能力与氨氮截留效能研究
4.1 引言
4.2 TFC-FO膜 PA活性层表面接枝PEI
4.3 PEI接枝膜的表面特征和渗透性能
4.3.1 PEI接枝膜的表面特征
4.3.2 PEI接枝膜的渗透性能
4.4 PEI接枝膜的氨氮选择性能评价
4.5 PEI接枝膜的生活污水浓缩性能
4.5.1 PEI接枝膜的膜污染特征
4.5.2 PEI接枝膜的氨氮截留效能
4.5.3 膜污染对氨氮截留效能的影响机制
4.6 胺基化改性对TFC-FO膜性能的影响
4.7 本章小结
第5章 PAMAM树状分子接枝TFC-FO膜的抗膜污染能力与氨氮截留效能研究
5.1 引言
5.2 TFC-FO膜活性层表面接枝PAMAM树状分子
5.3 不同代数PAMAM树状分子接枝膜的表征
5.3.1 PAMAM树状分子接枝膜的表面特征
5.3.2 PAMAM树状分子接枝膜的渗透性能
5.3.3 PAMAM树状分子接枝膜的氨氮选择性能
5.4 不同代数PAMAM树状分子接枝膜的生活污水浓缩性能
5.4.1 PAMAM树状分子接枝膜的抗膜污染性能
5.4.2 PAMAM树状分子接枝膜的氨氮截留性能
5.5 G2 PAMAM树状分子接枝浓度对接枝膜表面性质和性能的影响
5.5.1 G2 PAMAM树状分子接枝膜的表面性质分析
5.5.2 G2 PAMAM树状分子接枝膜的渗透性能评价
5.5.3 G2 PAMAM树状分子接枝膜的氨氮选择性能的评价
5.6 G2 PAMAM树状分子接枝浓度对接枝膜浓缩生活污水性能的影响
5.6.1 G2 PAMAM树状分子接枝膜的抗膜污染性能评估
5.6.2 G2 PAMAM树状分子接枝膜的氨氮截留能力评价
5.7 G2 PAMAM树状分子接枝膜长期浓缩生活污水性能
5.8 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3861479
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第1章 绪论
1.1 资源短缺现状
1.2 生活污水资源化研究进展
1.2.1 生活污水的传统处理
1.2.2 膜生物反应器
1.2.3 厌氧渗透膜生物反应器
1.3 正渗透技术简介
1.3.1 正渗透技术的基本原理及优势
1.3.2 正渗透技术在水处理领域中的应用简介
1.3.3 正渗透技术的发展瓶颈
1.4 聚酰胺正渗透膜的研究方向
1.4.1 正渗透膜的发展概述
1.4.2 支撑层的优化改性
1.4.3 PA活性层的优化改性
1.5 研究目的及意义
1.6 研究内容与技术路线
1.6.1 主要研究内容
1.6.2 技术路线
第2章 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 膜材料
2.1.2 实验药品
2.2 实验仪器与测试平台
2.2.1 实验仪器与设备
2.2.2 膜测试平台
2.3 实验方法
2.3.1 正渗透复合膜的制备
2.3.2 膜材料的表征
2.3.3 膜传质性能表征
2.3.4 生活污水浓缩效能分析
第3章 支撑层结构对TFC-FO膜的抗膜污染能力与氨氮截留性能的影响
3.1 引言
3.2 不同结构支撑层的制备
3.3 SPES支撑层的表征
3.4 不同支撑层结构的TFC-FO膜的表征
3.4.1 PA活性层的形貌
3.4.2 PA活性层的物化性质
3.4.3 支撑层结构对活性层的影响
3.4.4 TFC-FO膜的渗透性能
3.5 TFC-FO膜的生活污水浓缩性能及其影响机制
3.5.1 不同结构支撑层的TFC-FO膜的生活污水浓缩性能
3.5.2 支撑层结构对膜污染的影响机制
3.5.3 支撑层结构对截留能力的影响机制
3.6 本章小结
第4章 PEI接枝TFC-FO膜的抗膜污染能力与氨氮截留效能研究
4.1 引言
4.2 TFC-FO膜 PA活性层表面接枝PEI
4.3 PEI接枝膜的表面特征和渗透性能
4.3.1 PEI接枝膜的表面特征
4.3.2 PEI接枝膜的渗透性能
4.4 PEI接枝膜的氨氮选择性能评价
4.5 PEI接枝膜的生活污水浓缩性能
4.5.1 PEI接枝膜的膜污染特征
4.5.2 PEI接枝膜的氨氮截留效能
4.5.3 膜污染对氨氮截留效能的影响机制
4.6 胺基化改性对TFC-FO膜性能的影响
4.7 本章小结
第5章 PAMAM树状分子接枝TFC-FO膜的抗膜污染能力与氨氮截留效能研究
5.1 引言
5.2 TFC-FO膜活性层表面接枝PAMAM树状分子
5.3 不同代数PAMAM树状分子接枝膜的表征
5.3.1 PAMAM树状分子接枝膜的表面特征
5.3.2 PAMAM树状分子接枝膜的渗透性能
5.3.3 PAMAM树状分子接枝膜的氨氮选择性能
5.4 不同代数PAMAM树状分子接枝膜的生活污水浓缩性能
5.4.1 PAMAM树状分子接枝膜的抗膜污染性能
5.4.2 PAMAM树状分子接枝膜的氨氮截留性能
5.5 G2 PAMAM树状分子接枝浓度对接枝膜表面性质和性能的影响
5.5.1 G2 PAMAM树状分子接枝膜的表面性质分析
5.5.2 G2 PAMAM树状分子接枝膜的渗透性能评价
5.5.3 G2 PAMAM树状分子接枝膜的氨氮选择性能的评价
5.6 G2 PAMAM树状分子接枝浓度对接枝膜浓缩生活污水性能的影响
5.6.1 G2 PAMAM树状分子接枝膜的抗膜污染性能评估
5.6.2 G2 PAMAM树状分子接枝膜的氨氮截留能力评价
5.7 G2 PAMAM树状分子接枝膜长期浓缩生活污水性能
5.8 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3861479
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