一、确保TFC反渗透膜高效无污运行的有效措施(论文文献综述)
李巧梅[1](2021)在《PE基聚酰胺复合膜的结构调控及其分子分离性能研究》文中研究说明聚乙烯锂电池隔膜(PE)具有超薄的厚度、较强的力学性能(包括拉伸强度和抗穿刺强度等)以及平整性和空间稳定性,PE常被用来做包装材料。作为分离膜时,其较薄的厚度可以充分降低膜的内浓差极化,因此被运用在了纳滤膜(NF)、正渗透膜(FO)等领域。但普通的PE膜具有较疏水的表面结构和较大的孔径,难以有效分离盐水和染料水。因此提高膜的润湿性和缩小膜的表面孔径是必要的。本文通过多种亲水改性膜表面以及界面聚合的方式,成功制备了多种合格的聚酰胺复合膜。系统的研究了亲水层物质对膜表面进行界面聚合反应的影响,以及膜的性能测试。本论文所制备的界面聚合膜有望应用在功能包装材料上。本文主要完成的工作如下:通过探索DA和PEI间的迈克尔加成反应和席夫碱反应,找出了对PE基膜提高亲水性最适合的反应时间、浓度等条件,成功制备出两面亲水性的PE膜。通过探索界面聚合水相、油相的反应时间、后处理温度对膜性能的影响,最终制备出具有较好性能的单面聚酰胺复合膜。得出在PE基膜上做采用多巴胺亲水处理3h时,MPD沉积时间为15min,油相反应时间3min,后处理90℃、5min时聚酰胺复合膜的性能最佳并通过红外表征膜每一步的反应成功。通过对不同分子量的盐和分子量较大的维生素的截留和通量验证膜的纳滤性能,通过膜的长期的性能测试来探索膜的实际可生产操作性。最终制备出的聚酰胺复合膜的通量在2L·m-2·h-1·bar-1左右,对盐的截留率为50%左右,对维生素的截留率为80%-90%。通过TA和APTES间的迈克尔加成反应和席夫碱反应对膜进行亲水性处理,再在此基础上进行界面聚合。通过正渗透模式下性能测试得出膜在亲水层反应2h,界面聚合反应中水相用3%的MPD水溶液反应20min,油相0.15%TMC的正己烷溶液,所制得的膜性能最好。最终的TFC膜在正渗透模式下水通量达到了 30L·m-2·h-1,JS/JW值为0.38g/L,比商业FO膜的性能要好,对染料的截留率达到了 99.9%。在纳滤模式下膜具有截留甲基紫等不同染料的性能,且具有较好的耐有机溶剂的特性,将膜在不同有机溶剂中浸泡15天,膜依旧具有较好的性能。通过TA和PEI之间的迈克尔加成反应和席夫碱反应提高PE基膜的亲水性,以界面聚合的方法成功制备了疏松聚酰胺复合膜。并提出一种新的膜去除染料的方式——截留与吸附共同作用的分离方法。膜在前3-6h以吸附为主,后期膜孔逐渐被表面吸附的染料堵塞导致孔径变小,膜逐渐以截留为主要清除染料的方式。此种模式下的疏松低压纳滤膜具有较高的通量,膜的水通量达到了 62 L·m-2·h-1·bar-1,同时膜对染料的清除率达到了 96%。
赵志育[2](2021)在《陶瓷负载正渗透膜的制备及分离性能研究》文中研究指明随着社会快速发展,淡水资源短缺和有机溶剂回收问题日益显着。正渗透技术因其具有能耗低、污染轻、回收率高等优点,在水处理与有机溶剂回收领域具有重要的应用前景。然而,现有正渗透膜大多以有机载体为主,其存在亲水性和稳定性不足、机械强度不高等问题。因此,新型正渗透膜的开发具有重要的现实意义。针对上述问题,本论文提出设计新型无机陶瓷负载正渗透膜,并将其应用于水相和有机溶剂相的分离。引入新型纳米孔MOF-801材料,通过界面聚合和原位晶种-二次生长法分别制备了陶瓷基薄膜纳米复合(TFN,Thin-flim nanocomposite)膜和陶瓷基MOF-801纯无机正渗透膜。重点对膜的表面形貌、性质及正渗透性能进行了系统探究,并提出了正渗透膜过程的溶质和溶剂传递机理。主要结果和结论如下:低成本陶瓷基TFN正渗透膜的制备与表征。以低成本多孔莫来石作为载体,引入二氧化钛过渡层,以MOF-801晶体和聚酰胺膜分别作为掺杂相和膜主体相,通过界面聚合法制备了陶瓷基TFN正渗透膜。重点探究了不同MOF-801粉体含量对聚酰胺膜形貌和表面性质的影响。结果表明,通过膜表面断面形貌可以观察到MOF-801粉体成功地掺入到聚酰胺膜层中,随着MOF-801粉体浓度增加,膜厚度也增加。XPS表征结果表明,与莫来石载体、莫来石-二氧化钛复合膜相比,陶瓷基薄膜复合(TFC,Thin-flim composite)正渗透膜和陶瓷基TFN正渗透膜表面均出现了N 1s峰,初步证实了聚酰胺膜的形成。此外,与陶瓷基TFC正渗透膜相比,陶瓷基TFN正渗透膜出现了Zr 3d峰,证明了MOF-801粉体的成功掺入。从XPS结果还可以定量得出两种膜的C,N,O三种元素的含量,通过计算得到两种膜的O/N比:陶瓷基TFC正渗透膜的O/N为1.03,陶瓷基TFN正渗透膜的O/N为0.58。这表明掺入MOF-801粉体之后的聚酰胺膜交联程度更好,膜结构更致密,这归因于MOF-801粉体的掺杂提高了间苯二胺和均苯三甲酰氯的反应速度。陶瓷基TFN膜的正渗透性能及膜污染研究。系统研究了不同MOF-801粉体掺杂浓度的陶瓷基TFN膜的正渗透水处理性能及污染影响。结果表明,当MOF-801浓度为0.1wt.%时,PRO模式下水通量可以达到30.84±1.63 L·m-2·h-1,同时反向盐通量为4.88±0.16 g·m-2·h-1,性能达到最佳,比未掺杂的正渗透膜水通量提高了66%,反向盐通量降低了68%。随后对两种膜的抗污染性能进行了对比研究,选择浓度为250 mg/L的海藻酸钠作为模型污染物。结果表明,运行6个小时后陶瓷基TFC正渗透膜通量下降至原始通量的45%左右,经过去离子水反冲之后恢复为原始通量的75%左右。而陶瓷基TFN正渗透膜通量下降为原始通量的55%左右,经过去离子水冲洗之后则可以恢复为原始通量的90%左右。这体现出掺杂MOF-801之后的陶瓷基TFN正渗透膜具有更好的抗污染能力。最后,本研究对陶瓷基TFN正渗透膜的溶剂和溶质传递机理进行了探究:通过引入亲水性多孔纳米材料MOF-801,改变了聚酰胺活性层的表面亲水性质,生长出更为致密的聚酰胺活性层。MOF-801提供的额外的低阻力纳米传输通道提高了水通量,同时其适当的孔径(平均孔径0.6 nm)有效地截留了盐离子(锂离子和氯离子的动力学直径分别为0.76 nm和0.66 nm),降低了反向盐通量,实现了水通量和截盐率的共同提高。陶瓷基MOF-801纯无机正渗透膜的水相及有机相的分离性能。为了获得更稳定的正渗透膜材料,本研究通过原位生长晶种层,然后采用二次生长的方法制备陶瓷基MOF-801纯无机正渗透膜,采用氮气吹扫处理避免膜表面裂纹的产生。通过电镜和水接触角表征探究了膜形貌和表面性质。随后将陶瓷基MOF-801膜作为正渗透膜进行正渗透水处理测试。结果表明,在AL-FS模式下,膜的水通量达到13.91±1.77 L·m-2·h-1,反向盐通量为8.42±1.02 g·m-2·h-1。将陶瓷基MOF-801膜作为有机溶剂正渗透膜进行有机溶剂回收与药物浓缩测试。结果表明,在AL-FS模式下,膜的乙醇通量达到11.65±1.55L·m-2·h-1,反向盐通量为2.73±0.61 g·m-2·h-1,恩诺沙星的截留率可以达到99.7%,这初步证明陶瓷基MOF-801膜用于有机溶剂回收与药物浓缩过程具有较好的前景。本论文将陶瓷基TFN膜和超稳定的陶瓷基MOF-801膜作为新型正渗透膜,在水处理和有机溶剂回收应用领域取得了初步的理想结果,也给新型正渗透膜的制备、应用和传递机理提供了一些新的见解。
崔阳丽[3](2021)在《钢铁废水中溶解性有机物对反渗透膜的污染行为研究》文中研究说明钢铁行业是用水和废水排放大户。焦化、炼铁、炼钢和轧钢等生产工艺产生的废水中污染物组成复杂,经常规混凝沉淀工艺处理后,水中仍含有许多难降解有机物,通常采用双膜法深度处理实现回用。然而,工业废水中难降解有机物容易在超滤膜和反渗透膜的表面吸附沉积引起膜污染,导致膜通量下降、运行成本提高及膜组件寿命降低。针对反渗透膜污染问题,分析研究超滤工艺出水有机物特性,研究它们对反渗透膜的污染行为,对于废水预处理工艺优化、膜清洗、降低膜污染和运行成本具有实际意义。本研究采用大孔吸附树脂将钢铁废水超滤出水进行分离得到不同特性的有机物,通过研究反渗透膜对不同特性有机物的截留性能和通量变化,分析不同溶解性有机物对反渗透膜的污染行为。本论文主要包括以下研究内容和结果:(1)采用大孔吸附树脂根据亲疏水性差异将钢铁废水超滤出水分离成疏水碱性(HOB)、疏水酸性(HOA)、疏水中性(HON)和亲水性(HIS)等四组分。通过溶解性有机碳(DOC)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、UV254、三维荧光光谱(3D-EEM)、气相色谱-质谱(GC-MS)等分析方法对分离出的四组分进行分析表征,结果显示,HOB的有机物含量最低;HOA的腐殖酸类有机物含量较高;HON的荧光响应最强烈,主要为芳香蛋白类物质Ⅱ;HIS的有机物含量最高,芳香族化合物较多。疏水组分以长链烷烃和酯类有机物为主,亲水水样以醇类有机物为主。(2)对不同特性的有机物进行反渗透(RO)实验,四组分中HON组分膜通量衰减最明显,其次是HIS,分别为24.81%和20.96%。反渗透对各组分中的有机物去除效果明显,但HIS出水中还存在微量的芳香族有机物,UV254去除率顺序为:HOA>HON>HOB>HIS,HIS出水中的UV254含量最高,表明亲水组分中微量腐殖酸类有机物通过了反渗透膜。各组分的RO产水中基本不含有荧光类有机物,表明反渗透对荧光类有机物的截留效果明显。(3)通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对不同有机物污染膜的膜表面进行分析,并进一步解释可能的污染机理。结果显示,各类有机水样对膜的污染程度不同,主要为有机污染和无机污染的共同作用。四组分中HON膜表面污染较其他膜致密。HIS膜表面含有的无机元素种类最多,HOB、HOA和HIS污染膜上的C元素主要归属于C=O键,HON污染膜上的C元素主要归属于C-C、C-H、N-C=O和C=O键。HON水样中的污染物易附着在膜上且难清洗,而HIS水样中的污染物易附着但易清洗。
李燕[4](2021)在《聚酰胺反渗透膜的制备、改性及耐污染性能研究》文中提出反渗透(RO)膜分离技术在海水淡化和苦咸水脱盐等方面显示出巨大优势,在生物、医药、食品、化工等行业应用普遍。芳香聚酰胺反渗透复合膜是目前反渗透膜市场的主流产品,但膜污染问题严重制约了芳香聚酰胺(PA)反渗透复合膜的进一步发展,而界面聚合过程中引入功能材料可对膜结构与表面性质进行调控,是提高RO膜耐污染性能的有效手段。本文主要采用聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基底材料,在PAN表面以均苯三甲酰氯(TMC)和间苯二胺(MPD)为单体进行界面聚合反应来制备PA反渗透复合膜。首先考察了不同制膜参数和工艺条件下对PA膜的分离性能的影响,选择三种不同浓度比的反应单体TMC和MPD在支撑体上进行界面聚合,通过对其结构的表征和分离性能的测试,以确定合适的制膜方案。针对PA反渗透膜易污染的特点,在界面聚合过程中引入功能材料聚乙二醇(PEG),制备了一系列PA/PEG反渗透复合膜,并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和原子力显微镜(AFM)等对膜的结构和表面形貌进行了表征。考察了PEG分子量、PEG掺杂含量、热处理条件对膜反渗透性能的影响,并系统考察了膜对十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)以及牛血清蛋白(BSA)三种不同荷电性典型污染物的耐受性能。实验结果表明,相比于未改性的PA反渗透膜,PEG交联共聚反渗透膜的盐截留率和通量恢复率均有所提高。其中PA/PEG1000-0.1膜渗透通量为3.96 L/m2?h,Na Cl表观截留率为97.5%,并且对于SDS、DTAB和BSA都表现出较高的耐污染性,其中,SDS污染清洗后膜的通量恢复率可达89.4%。在界面聚合过程中引入功能材料聚乙烯亚胺(PEI),制备了一系列PA/PEI反渗透复合膜。PEI作为目前电荷密度最高的亲水性聚合物之一,可以调控膜表面荷电性,增强膜表面的亲水性能。SEM和AFM表征结果显示,制备的PA/PEI反渗透复合膜表面比PA反渗透膜更加光滑,同时亲水性也得到提高。实验研究结果显示,PEI交联共聚反渗透膜的盐截留率和通量恢复率与未改性PA膜相比均有所提高。其中PA/PEI10000-0.4膜的Na Cl表观截留率为97.2%,渗透通量为3.37 L/m2?h,在SDS、DTAB、BSA三种典型的模拟污染测试实验中,结果显示,PA/PEI反渗透复合膜都表现出较高的耐污染性能,其中,DTAB污染清洗后膜的通量恢复率可达85.3%。
张若砺[5](2021)在《正渗透和反渗透耦合系统处理垃圾渗滤液DTRO浓缩液的中试研究与工程应用》文中研究说明近年来,随着城市化速度的加快和居民生活水平的提高,我国城市垃圾的产生量以每年9%的速率增长,导致大批卫生填埋场暴露出渗滤液普遍积存的问题。由于具有建设周期短、出水水质好等优势,碟管式反渗透(DTRO)工艺成为垃圾渗滤液应急处理的主流技术之一。DTRO工艺产生的浓缩液通常采用回灌的方式再次进入填埋场。长期回灌造成垃圾渗滤液盐分不断积累、水质进一步恶化,最终导致DTRO工艺回收率下降、出水水质恶化。因此,DTRO浓缩液已经成为垃圾渗滤液处理的痛点。考虑到正渗透(FO)技术具有无需外加压力、抗污染能力强、污染物截留率高等特点,本实验开发了以FO技术为核心的DTRO浓缩液全量处理技术,进而完成了从小试、中试到示范工程整个链条的研究。具体来说,考察了关键运行条件对工艺运行性能的影响,获取了最佳的操作条件,并揭示了FO膜污染的特性,进而构建了操作性强的清洗方案,同时借助实际工程验证了该工艺的可行性并完成了经济核算。主要研究内容和结果如下:(1)搭建FO-RO中试实验装置,探讨运行条件对FO-RO中试装置运行性能的影响。结果表明,将DTRO浓缩液p H值调节为酸性(p H=5.2)可以提高FO膜对氨氮的截留率并减缓膜通量的衰减;采用UF膜进行预处理可以避免有机物絮体污堵流道的风险;采用Ca Cl2作为汲取液虽然能降低汲取液回收的能耗,但是产水不达标;采用分段逐级浓缩的方式可以最大限度地缓解浓差极化以及反向盐渗透对FO膜通量的负面影响,获得更好的浓缩效果。综合考虑,确定的最佳操作条件是:进水p H值为5.3、采用UF膜预处理、采用Na Cl溶液作为汲取液并借助RO膜进行汲取液回收、采用分段浓缩的方式。(2)FO膜污染特性分析与清洗方案的构建。FO在处理DTRO浓缩液过程中形成的膜污染呈现有机物包覆无机物的复杂结构,且以硫酸盐、磷酸盐和硅酸盐沉淀以及Na Cl结晶等无机污染为主。相对于不加酸的运行条件,加酸运行条件下的无机结垢更轻且膜污染疏松多孔,膜污染对通量衰减的影响更小。针对FO膜处理DTRO浓缩液时膜面污染物的分析,制定了物理清洗+盐酸酸洗+EDTA-2Na的清洗策略,在FO小试和中试实验中均取得了成功,可以将FO污染膜的通量恢复至新膜水平。(3)在四川某固废处置厂采用FO-低温蒸发-固化耦合工艺对DTRO浓缩液进行了全量处理的工程研究。经过23 d的连续运行,FO系统的水回收率为64%,产水水质满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)表2中排放标准要求;FO膜的平均运行通量为2.02 LMH,清洗周期为23 d;固化产品的含水率低于30%,满足运输和填埋要求。本工程的处理规模为12 m3/d,总投资为300万元,运行成本为108.43元/m3,与同类工艺相比具有较大的竞争力。该工艺真正解决了垃圾渗滤液DTRO浓缩液的全量处理问题,在高盐高有机物废水处理领域具有较好的应用前景。
杜江辉[6](2021)在《草鱼养殖废水正渗透膜浓缩工艺研究》文中提出针对淡水草鱼养殖废水排放量大、污染物浓度低、处理效率低的问题,本文提出了蔗糖溶液作汲取液处理草鱼养殖废水的正渗透膜浓缩方法。围绕汲取液浓度、错流过滤流速和汲取液温度三个关键因素,研究了不同工艺参数条件下草鱼养殖废水中有机污染物和水通量变化规律,在此基础上开展响应面优化正渗透系统关键工艺参数,明确了不同工艺参数与膜浓缩处理效果之间的响应关系;研究了不同运行时长下的膜污染变化规律,考察了正渗透膜表面污染物的形貌特征,初步揭示了膜浓缩过程中膜表面污染物特征,最后采用某规模化草鱼养殖池塘废水进行实地试验,研究了多批次连续运行情况下正渗透系统的浓缩效果和膜污染特征。本论文得到的主要结论如下:(1)在考察不同工艺参数对正渗透膜浓缩效果的单因素实验中,汲取液浓度在0.5~2 mol/L,错流过滤流速在2.6~21.5 cm/s,汲取液温度在24~36℃范围内,随着汲取液浓度、错流过滤流速和汲取液温度的升高,原料液中的COD浓度与系统水通量逐渐变大。原料液中的COD浓度与运行时间呈现出良好的线性关系。(2)基于单因素实验基础上开展响应面优化实验,得到了正渗透浓缩过程中汲取液浓度、错流过滤流速和汲取液温度与膜浓缩效果的二次响应面模型。对COD变化倍数而言,具有显着影响的一次项是汲取液浓度和汲取液温度,交互项是汲取液浓度和错流过滤流速,二次项是汲取液温度;对平均水通量而言,具有显着影响的一次项是错流过滤流速和汲取液温度,交互项是汲取液浓度和错流过滤流速及汲取液浓度和汲取液温度,二次项是汲取液浓度。以COD变化倍数和平均水通量最大为目标,响应面法获得的最佳工艺参数组合为汲取液浓度2 mol/L,错流过滤流速155 rpm(18.7 cm/s),汲取液水温33.6℃,在此条件下实测的草鱼模拟养殖废水COD浓度变化倍数为2.9倍,平均水通量27.4 L/(m2?h)。(3)采用扫描电子显微镜-X射线能谱仪(SEM-EDS)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等分析不同运行时长下的膜污染层,发现其呈现出疏松状态,在膜面具有分布不均匀的特点。膜污染层中C、O、N、P、S元素占有较大比重,推测污染物成分以蛋白质等有机物为主。(4)将蔗糖为汲取液的正渗透膜实验系统(膜活性层朝向汲取液)处理实际草鱼养殖池塘废水,汲取液浓度2 mol/L,错流过滤流速155 rpm(18.7 cm/s),汲取液水温33.6℃,在此条件下实测的草鱼模拟养殖废水COD浓度变化倍数最高达到3.5。膜支撑层膜污染物成分主要为有机化合物、二氧化硅;膜活性层表面不仅存在有机物,还存在少量的K、Ca等微量元素,原料液中的某些物质会透过膜进入汲取液侧。正渗透膜系统中溶质反渗现象被三维荧光测试结果证实。反向溶质通量与水通量变化趋势基本一致:水通量上升反向溶质通量变大,水通量下降反向溶质通量降低。溶质反渗控制有待进一步研究。
张皓冰[7](2021)在《基于改性MIL-101(Fe)-NH2材料的复合纳滤膜的制备与性能研究》文中研究说明膜分离作为一项高效节能的新型分离技术得到了大规模应用,为传统水净化技术提供了一种绿色、高效的替代方法,其中以纳滤和反渗透为代表的薄膜复合(TFC)膜应用最为广泛。但是TFC膜还存在渗透性和选择性无法同时满足要求以及抗污染性能差等问题。将无机纳米粒子掺入到薄膜中制备薄膜纳米复合材料(TFN)膜可以提高TFC膜的性能。金属有机骨架材料(MOFs)结构中存在有机组分,具有孔径精确可调、孔隙率高以及与聚合物相容性好等优点,是理想的TFN膜填料。本课题将聚丙烯酸(PAA)改性的MIL-101(Fe)-NH2材料通过自组装法负载到聚砜超滤膜上,再通过界面聚合反应制备了高性能的TFN纳滤膜。制备基于MOFs的TFN膜首先要合成性能良好的MOFs材料。作者采用溶剂热法合成了MIL-101(Fe)-NH2材料,实验过程中发现材料干燥保存会团聚结块,影响后续实验,因此将材料分散在乙醇中,制得了MIL-101(Fe)-NH2的乙醇分散液。通过SEM、TEM及XRD等方法对材料进行了表征,结果表明MIL-101(Fe)-NH2材料的合成是成功的。将MIL-101(Fe)-NH2材料与PAA反应合成MIL-101(Fe)-NH2@PAA材料。利采用TEM、FTIR以及XRD等方法对材料进行了表征,结果表明,改性后的MIL-101(Fe)-NH2@PAA材料晶体表面被PAA包覆,亲水性和分散性显着增强。本课题将MIL-101(Fe)-NH2@PAA材料在表面沉积与界面聚合过程分离,分别控制和优化了这两个过程。通过自组装的方法将MIL-101(Fe)-NH2@PAA材料沉积在聚砜超滤膜上制备得到了MIL-101(Fe)-NH2@PAA复合膜。该膜材料的表面材料分布均匀,形成了致密的MIL-101(Fe)-NH2@PAA复合层,显着提高了聚砜膜的亲水性。在复合膜上通过界面聚合反应制备了MIL-101(Fe)-NH2@PAA TFN纳滤膜。通过静态水接触角测量、Zeta电位测试、XPS、SEM、FTIR以及AFM等方法对纳滤膜的膜形貌、粗糙度、亲水性以及表面电势等进行了研究。通过错流过滤装置、CLSM以及原位荧光杂交技术等对膜的渗透性能和抗污染性能进行了研究。结果表明:MIL-101(Fe)-NH2@PAA TFN纳滤膜在25℃,0.7 MPa下的纯水通量达到8.15 L/m2·h,对Mg SO4和Na Cl的截留率分别达到98%与90%,BSA长时间污染下的通量恢复率达到98.1%,具有良好的渗透性能和抗污染性能。
郝秀娟[8](2020)在《Ca2+原位改性对TFC正渗透膜污染的控制效能与机理研究》文中指出淡水资源短缺问题日益严重,全球面临十分严峻的水危机,正渗透膜分离技术因低能耗、出水水质好等已成为污/废水处理再生回用、海水淡化等多水源开发的重要技术手段。聚酰胺薄膜复合膜(TFC)制备简单、分离性能好是半渗透膜处理工艺的首选材料,但膜污染问题仍然限制着该技术在实际工程中的推广应用。本研究以提高TFC膜的抗污染能力为导向,基于已有研究提出的膜污染机理,设计并制备抗污染TFC膜,解析改性TFC膜的有机污染和生物污染行为,阐明其抗污染机理,以期提出适用于TFC膜污染控制的简易有效方法。本研究设计并提出一种新型原位架桥策略进行抗污染TFC膜的制备,因为TFC膜表面带有大量的羧基官能团,在实际应用过程中,与进料液中二价阳离子之间发生络合作用在膜表面产生较严重的膜污染现象。在界面聚合反应的水相单体间苯二胺(MPD)溶液中掺入一定浓度的Ca2+,然后与油相单体均苯三甲酰氯(TMC)溶液反应制备聚酰胺活性层,以原位固定膜表面的羧基活性位点。优化界面聚合反应过程中Ca2+的掺入量优化膜性能,采用多种表征手段分析原位架桥改性TFC膜的理化特性,并初步评价改性TFC膜的抗污染特性。试验结果表明,在界面聚合反应中添加1.0 wt.%CaCl2原位固定羧基官能团改性TFC(TFC-Ca(1.0))膜表面羧基密度从28.9±0.8 nm-2降到16.9±0.5 nm-2。Ca2+带正电,由于电中和效应使TFC-Ca(1.0)膜表面的电负性从-28.6±1.2 m V增加到-19.4±0.9 m V。这种由Ca2+在聚酰胺层与羧基原位架桥的方法有效地阻止了与进料液中二价离子-污染物作用,以海藻酸钠为代表污染物的有机污染试验结果表明Ca2+架桥改性膜的抗污染能力提高,水通量下降程度减小,试验结束时TFC-control膜的水通量下降了36.7%,而TFC-Ca(1.0)膜的水通量仅下降了17.3%。经过物理清洗后TFC-Ca(1.0)膜的水通量恢复率均大于95%,原位架桥改性TFC膜有效抑制膜表面形成二价离子-污染物外架桥污染层,显着提高TFC膜的抗污染能力。为了更好地理解原位Ca2+架桥改性TFC膜处理不同有机污染物的膜污染特性及抗污染机制,本文选用牛血清白蛋白(BSA)、腐植酸(HA)和海藻酸钠(SA)分别代表污/废水处理厂原水或二级出水中的典型污染物蛋白质、天然有机物和多糖类物质,系统地分析各种有机污染物在Ca2+原位改性膜(TFC-Ca)表面的膜染行为,并探讨了高离子强度(500 mmol/L)对TFC-Ca膜污染的影响,表征膜表面污染层特征,通过扩展Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(XDLVO)理论分析膜-污染物之间的界面作用能,揭示Ca2+-羧基原位架桥改性TFC-Ca膜的抗污染机理。试验结果表明,不同有机污染物引起的膜污染水通量衰减程度依次为:BSA<HA<SA,且处理相同污染物时TFC-Ca膜的抗污染效能优于TFC-control膜。扫描电镜(SEM)测得污染试验结束改性膜断面污染层厚度减小,对于SA污染,TFC-control膜和TFC-Ca(1.0)膜的污染层厚度分别为:14.64±0.27μm vs9.62±0.43μm,总有机碳(TOC)和ICP-OES的表征结果也证明抗污染TFC-Ca膜污染层中累积有机物和二价离子减少。XDLVO理论计算结果可知,TFC-control膜与SA之间的粘附作用能?GmlfTOT=-18.13 m J/m2,然而,TFC-Ca(1.0)膜与SA之间的粘附作用能变为正值,?GmlfTOT=3.98 m J/m2,粘附作用能由负值变为正值,说明膜与污染物之间的作用由引力作用变为斥力作用,可有效抑制膜污染产生,即改性TFC膜中添加Ca2+原位固定羧基有效减小膜与污染物之间的引力作用,减轻膜污染。物理清洗后,TFC-Ca膜上的污染层易于去除,通量恢复率较高(~95%)。以上研究结果揭示了改性TFC-Ca膜通过原位固定羧基官能团可抑制污染物与膜表面之间的粘附作用,减少吸附污染以及膜表面有机污染物的沉积,提高TFC膜的抗污染能力。TFC膜表面羧基可能会影响微生物与膜表面之间作用,生物污染问题也是TFC膜在实际应用中不可忽视的部分。本研究证明,进料液中二价阳离子,尤其是Ca2+的存在,会加重TFC膜上大肠杆菌和金黄色葡萄球菌产生的污染。通过界面聚合反应制备TFC膜时,原位添加羧基化壳聚糖(CCTS)调控TFC膜表面羧基密度,研究TFC膜表面羧基官能团对微生物作用产生的膜污染影响。试验结果表明,0.3 wt.%CCTS改性TFC(TFC-CS(0.3))膜表面羧基密度为47.7±1.0nm-2,约为TFC-control膜表面羧基密度的2倍,同时发现TFC-CS膜的亲水性提高、表面粗糙度降低。当微生物污染试验累积渗透出水量为500m L时,TFC-control膜、TFC-CS(0.2)膜和TFC-CS(0.3)膜的渗透通量显着下降,分别为大肠杆菌污染初始值的49.5%、41.6%和37.0%,说明膜表面羧基-Ca2+-细菌之间的桥连作用加剧TFC膜污染。此外,Ca2+原位固定聚酰胺活性层上的羧基,累积渗透出水量为500m L时,大肠杆菌导致TFC-Ca(1.0)膜的水通量仅下降了35.6%,明显优于TFC-control膜(50.5%)的抗污染效能,降低膜表面羧基密度可以显着减缓膜表面的微生物污染。以上试验结果表明,膜表面羧基官能团是影响膜污染的一个关键因素,减少膜表面羧基活性位点可有效提高TFC膜的抗污染能力。本研究为TFC膜的设计、制备和改性提供了新思路,有助于更好地理解和控制TFC膜污染,具有一定的指导意义。
张峰[9](2020)在《无机掺杂复合正渗透膜的制备与表征》文中研究指明在正渗透过程中,内浓差极化、膜表面污染是影响膜通量的两个重要因素。通过共混纳米材料对正渗透膜的性能结构进行改性是提高膜分离性能的一个重要途径。正渗透复合膜主要由多孔支撑层和分离活性皮层构成,除皮层外,与其它膜分离过程不同的是,膜通量还与多孔支撑层材料的物化性质、孔结构等因素有密切关联。在支撑层中合理引入功能性纳米粒子可有助于改善原多孔层的孔隙率、电荷密度及抗污性等,从而提高复合膜的综合性能。本研究探索了一维金属氧化物与铸膜液共混,利用其作为硬模板,通过刻蚀进一步增加支撑层孔隙率,以降低膜结构参数,减弱内浓差极化的影响。除膜结构外,支撑体自身荷电性也可能会提供额外渗透压,从而影响浓差极化程度,在铸膜液中掺杂可释放离子无机矿石纳米粉是一种便捷、高效的方法。具体来说,本文包括以下两个方面:首先,通过水热法制备出氧化锌棒,并用正十八硫醇对其进行包裹改性,改善了氧化锌纳米棒在PES聚合物基质中的相容性。通过比较,稀盐酸刻蚀基膜中氧化锌纳米棒前后支撑层的亲水性、孔隙率、复合膜正渗透分离性能发现,膜的亲水性未发生变化,但孔隙率增加,正渗透水通量得以提高,且没有牺牲复合膜的选择性。其次,通过水热法和span包裹改性法制备了纳米电气石粉。电气石具有远红外辐射和释放负离子独特性能,并可用于杀菌。将其引入到正渗透膜中有望改善基膜结构并赋予膜抗菌性能。通过共混及喷涂两种方法将其掺杂到复合膜中,运用XRD,傅里叶红外光谱,扫描电子显微镜对电气石粉及膜结构和组成进行表征,并分析了膜渗透性能及抗菌性能。结果表明电气石粉不仅提高了复合膜的正渗透性能且掺杂后的复合膜对大肠杆菌具有抑制能力。
程巍[10](2019)在《膜脱盐过程中离子迁移规律及膜改性抗污染研究》文中研究表明淡水资源短缺是目前全世界所面临的巨大挑战之一。海水和苦咸水淡化及废水回用是解决淡水资源短缺的有力手段。膜法淡化相对传统热式淡化具有出水品质高、能耗低、对环境影响小等优势。目前,反渗透(RO)海水淡化已代替热式淡化成为目前发展最快、市场占有比最高的海水淡化技术。然而RO的应用存在溶液盐度上限,限制了其对高盐度水的处理。以渗透压为驱动力的正渗透(FO)膜具有低能耗、低污染趋势的特点,在高盐度水处理中具有良好的应用前景。同时,高通量、高除盐率聚酰胺复合(TFC)膜的出现极大地促进了RO和FO膜的发展,已成为评价其他膜材料效能的标准。然而聚酰胺TFC膜结构及表面性质同时也导致其在实际应用中存在一些不可避免的问题,如FO过程中的离子交换现象、内浓差极化(ICP)问题和TFC膜表面的易污染问题。本文针对这些问题,对离子交换现象进行深入研究,从调控膜结构和膜表面性质入手,制备新型膜及改性膜材料,解决ICP问题,缓解膜表面污染现象,提升膜的水处理效能。为了评价商品FO膜在实际水处理过程中的性能,首先系统地研究了水中离子种类和离子强度对离子在TFC正渗透膜中迁移规律的影响。通过在膜两侧料液和汲取液中设计三组份和四组分离子组成环境,分别得到阳离子和阴离子种类对离子传质的影响。进而对溶液中的离子浓度进行调控,探究料液离子强度和汲取液离子强度对离子交换现象的影响。通过扩散试验来探索水通量与离子传质的关系。研究发现,离子交换现象主要发生在一价阳离子之间,二价阳离子和阴离子的传质通量较小,并且阳离子的传质大小与其水合半径相关。同时研究发现,当溶液中存在NO3-时,阳离子的交换程度较大。研究发现料液的离子浓度是决定阳离子传质通量的主要因素,而汲取液的离子浓度则对阳离子传质影响较小。无水通量产生的扩散试验则证明了 TFC膜中的离子传质与水分子传质相对独立。为了解决FO过程中的ICP现象,基于ICP产生的根本原因,进而设计并制备了结构对称型FO膜。选择聚苯并咪唑(PBI)为聚合物材料,在不同温度下进行磺化反应,得到磺化产物(SPBI)。通过溶液铸膜法制备一系列厚度不同的自支撑、对称型正渗透膜。对膜材料进行断面形貌、机械性能和表面接触角表征,证明了所制备的膜具有几乎完全对称的结构,厚度可调控至250nm—650 nm,并且磺化后膜材料的机械性能和亲水性有所提升。三种厚度膜的结构参数均可近似为零,说明膜内部几乎没有ICP现象发生。对膜进行正渗透性能测试,发现厚度更薄的膜具备更优的水处理性能,水盐选择性可达到1882L mol-1,即可兼具更高的水通量和更低的盐返混通量,一定程度上克服了膜材料透过性与选择性此消彼长的规律。通过扫描电镜(SEM)形貌表征、表面流动电势测试和膜表面与羧基修饰原子力显微镜探针相互作用力分析可以验证,膜的厚度越薄,膜表面磺酸根基团密度越大,表面电性越负,对汲取剂截留效果越好。为解决RO或FO膜脱盐过程中由无机物沉积造成的无机污染,通过层层自组装膜表面改性方法制备(PDADMAC/PSS)n聚合电解质改性膜,实现对二价阳离子的高选择性截留效能。控制聚合电解质组装层数,并对改性膜进行SEM、接触角和表面流动电势表征,发现改性膜的表面形貌、亲疏水性和表面电势由最外层聚合电解质的种类决定。通过测试膜对离子的截留率发现表层为PDADMAC的膜对二价阳离子具有更高的截留率和选择性。当n=5.5时,改性膜对Mg2+截留率可达98%,Na+/Mg2+选择性高达38。改性膜具有较好的抗无机污染效能。改性膜对不同二价阳离子的截留次序为R(Ba2+)<R(Sr2+)<R(Ca2+)<R(Mg2+),说明改性膜对阳离子的截留受电荷排斥机理和尺寸筛分机理共同作用影响。研究发现,聚合电解质改性膜的水、盐透过性均随溶液盐度增加而增高。在实际应用中,改性膜对中等以下含盐水(总溶解固体<5000 mg L-1)具有较好的处理效果。为缓解RO或FO脱盐过程中膜表面的生物污染,通过改变多巴胺粘结剂的添加方式制备了氧化石墨烯(GO)改性膜。通过拉曼光谱验证GO在膜表面的成功负载。通过表面接触角、原子力显微镜和水通量、截留分子量测试,测试了改性膜表面亲疏水性、粗糙度和水处理效能。通过SEM和表面流动电势表征,可在表面涂覆型膜上清晰地观察到GO的纳米片层结构,且该膜的表面电势更低。对GO改性膜进行大肠杆菌的静态接触式抗菌试验、动态生物污染试验和三次循环污染/清洗试验,发现GO涂覆改性膜具有更低的表面细胞存活量和水通量下降趋势,水力清洗后表现出更高的通量恢复率。本部分研究证明GO改性膜具有良好的抗生物污染效能。
二、确保TFC反渗透膜高效无污运行的有效措施(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、确保TFC反渗透膜高效无污运行的有效措施(论文提纲范文)
(1)PE基聚酰胺复合膜的结构调控及其分子分离性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 聚酰胺复合膜概述 |
1.2.1 正渗透膜 |
1.2.2 纳滤膜 |
1.2.3 膜吸附 |
1.3 聚酰胺复合膜的制备及其影响因素 |
1.3.1 界面聚合法制备聚酰胺复合膜 |
1.3.2 界面聚合单体类型选择 |
1.3.3 界面聚合单体浓度的影响 |
1.3.4 界面聚合添加剂的影响 |
1.3.5 载体的亲疏水对PA活性层性能的影响 |
1.3.6 孔径和孔隙率对PA活性层性能的影响 |
1.4 基膜和基膜对聚酰胺复合膜的影响 |
1.4.1 基膜种类与制备方法 |
1.4.2 PE基聚酰胺复合膜的结构与性能 |
1.4.3 基膜的亲水性改性方法 |
1.4.4 基于仿生物质对基膜的表面修饰 |
1.5 本文的主要研究内容 |
2 多巴胺和PEI一步法亲水处理的界面聚合膜的制备及性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 实验仪器 |
2.2.3 DA和 PEI亲水处理的PE基 TFC膜的制备 |
2.2.4 分析与测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 表面形貌的表征与分析 |
2.3.2 不同膜的化学性质表征与分析 |
2.3.3 聚酰胺复合膜水通量表征与分析 |
2.4 本章小结 |
3 单宁酸和APTES一步法亲水处理的界面聚合膜的制备及性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 聚酰胺复合膜的制备 |
3.2.4 分析与测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 表面形貌的表征与分析 |
3.3.2 膜表面化学结构分析 |
3.3.3 膜分离性能分析 |
3.4 本章小结 |
4 单宁酸和PEI一步法亲水处理的界面聚合膜的制备及性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 实验仪器 |
4.2.3 聚酰胺复合膜的制备 |
4.2.4 测试与分析 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 表面形貌表征与分析 |
4.3.2 表面化学组成表征与分析 |
4.3.4 膜性能测试结果与分析 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(2)陶瓷负载正渗透膜的制备及分离性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 水处理及有机溶剂回收技术 |
1.2.1 水处理技术 |
1.2.2 有机溶剂回收技术 |
1.3 正渗透技术 |
1.3.1 正渗透原理 |
1.3.2 正渗透膜的水处理应用研究现状 |
1.3.3 正渗透膜的有机溶剂回收应用研究现状 |
1.4 本课题选题依据及立题意义 |
1.5 研究内容、技术路线及创新点 |
1.5.1 研究目标和研究内容 |
1.5.2 主要科学问题及创新点 |
1.5.3 技术路线和实验方案 |
2 实验材料与方法 |
2.1 实验药品及仪器 |
2.2 表征分析方法 |
2.2.1 粒径分析 |
2.2.2 孔径分析 |
2.2.3 形貌及元素分析 |
2.2.4 接触角测试 |
2.2.5 原子力显微镜 |
2.2.6 X射线光电子能谱 |
2.2.7 X射线衍射分析 |
2.2.8 傅里叶红外表征 |
2.2.9 热重分析 |
2.2.10 高级傅立叶变换红外光谱仪 |
2.2.11 紫外分光光度计 |
2.3 膜的性能测试 |
2.3.1 正渗透性能测试 |
2.3.2 有机溶剂正渗透性能测试 |
3 陶瓷基TFN正渗透膜的制备与表征 |
3.1 引言 |
3.2 陶瓷基TFN正渗透膜的制备 |
3.2.1 CuFe_2O_4尖晶石载体制备 |
3.2.2 莫来石载体制备 |
3.2.3 莫来石-二氧化钛复合膜制备 |
3.2.4 MOF-801 粉体的制备 |
3.2.5 陶瓷基TFN正渗透膜的制备 |
3.3 陶瓷基TFN正渗透膜的表征 |
3.3.1 莫来石载体表征 |
3.3.2 莫来石-二氧化钛复合膜表征 |
3.3.3 MOF-801 粉体表征 |
3.3.4 陶瓷基TFN正渗透膜的表征 |
3.4 本章小结 |
4 陶瓷基TFN正渗透膜的水处理与污染性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 陶瓷基TFN正渗透膜的水处理性能研究 |
4.2.1 MOF-801 掺杂浓度对正渗透性能的影响研究 |
4.2.2 陶瓷基TFN正渗透膜与文献TFC膜的正渗透性能对比 |
4.2.3 陶瓷基TFN正渗透膜溶质溶剂传输机理 |
4.3 陶瓷基TFN正渗透膜的污染性能研究 |
4.3.1 陶瓷基TFN正渗透膜的污染性能 |
4.3.2 陶瓷基TFN正渗透膜污染后膜表征 |
4.4 陶瓷基TFN正渗透膜的污染模型 |
4.5 本章小结 |
5 超稳定陶瓷基MOF-801 膜的水相和有机相正渗透性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 MOF-801 晶种层制备 |
5.2.2 陶瓷基MOF-801 膜制备 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 水相的正渗透性能研究 |
5.3.2 有机相的正渗透性能研究 |
5.4 本章小结 |
结论、不足与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
(3)钢铁废水中溶解性有机物对反渗透膜的污染行为研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 钢铁废水研究现状 |
1.2.1 钢铁废水来源及特点 |
1.2.2 钢铁废水常规处理技术 |
1.2.3 膜法处理钢铁废水 |
1.3 反渗透技术概述 |
1.3.1 反渗透原理 |
1.3.2 反渗透膜分离机制 |
1.3.3 反渗透膜污染 |
1.4 溶解性有机物分析 |
1.5 研究目标及内容 |
第二章 钢铁废水中溶解性有机物的分离 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料与方法 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 分析方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 原水水质分析 |
2.3.2 溶解性有机碳分析 |
2.3.3 紫外-可见光谱分析 |
2.3.4 三维荧光光谱分析 |
2.3.5 气相色谱-质谱分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 反渗透处理溶解性有机物研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料与方法 |
3.2.1 实验废水 |
3.2.2 反渗透实验 |
3.2.3 分析方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 反渗透处理废水效果 |
3.3.2 紫外-可见光谱分析 |
3.3.3 三维荧光光谱分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 反渗透膜污染研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料与方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 膜表面形貌分析 |
4.3.2 膜表面污染层分析 |
4.3.3 水力清洗效果分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
个人简况及联系方式 |
(4)聚酰胺反渗透膜的制备、改性及耐污染性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 反渗透膜的概述 |
1.1.1 反渗透膜的发展概况 |
1.1.2 反渗透的原理 |
1.1.3 反渗透膜的种类及材料 |
1.2 反渗透膜技术的应用 |
1.3 反渗透膜污染 |
1.3.1 反渗透膜的污染物分类 |
1.3.2 反渗透膜污染改善措施 |
1.4 反渗透复合膜耐污染改性研究 |
1.4.1 物理改性 |
1.4.2 化学改性 |
1.5 本文的选题依据及主要研究内容 |
2.PA反渗透膜的界面聚合 |
2.1 引言 |
2.2 PA反渗透膜的制备及表征 |
2.2.1 PA反渗透膜的制备 |
2.2.2 PA膜的表面及结构表征 |
2.2.3 PA膜的反渗透性能表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 PA膜的表面及结构表征分析 |
2.3.2 PA膜的反渗透性能分析 |
2.4 本章小结 |
3.PA/PEG反渗透膜性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 PA/PEG膜的制备及表征 |
3.2.1 PA/PEG膜的制备 |
3.2.2 PA/PEG膜的表面及结构表征 |
3.2.3 PA/PEG膜的反渗透性能表征 |
3.2.4 PA/PEG膜的耐污染性能表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 PA/PEG膜的表面及结构表征分析 |
3.3.2 PA/PEG膜的分离性能分析 |
3.3.3 PA/PEG膜的耐污染性能分析 |
3.4 本章小结 |
4.PA/PEI反渗透膜性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 PA/PEI膜的制备及表征 |
4.2.1 PEI改性膜的制备 |
4.2.2 PA/PEI膜的表面及结构表征 |
4.2.3 PA/PEI膜的反渗透性能表征 |
4.2.4 PA/PEI膜的耐污染性能表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 PA/PEI膜的表面及结构表征分析 |
4.3.2 PA/PEI膜的分离性能分析 |
4.3.3 PA/PEI膜的耐污染性能分析 |
4.4 本章小结 |
5.结论 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
致谢 |
(5)正渗透和反渗透耦合系统处理垃圾渗滤液DTRO浓缩液的中试研究与工程应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 垃圾渗滤液概述 |
1.1.1 垃圾渗滤液的来源 |
1.1.2 垃圾渗滤液的特点 |
1.1.3 垃圾渗滤液的危害 |
1.1.4 我国垃圾渗滤液处理现状 |
1.2 正渗透技术原理与应用 |
1.2.1 正渗透技术概述 |
1.2.2 正渗透膜与汲取液 |
1.2.3 正渗透膜污染及其控制措施 |
1.2.4 正渗透技术的应用 |
1.3 研究目的与内容 |
第二章 FO-RO工艺的中试研究 |
2.1 前言 |
2.2 实验装置与方法 |
2.2.1 实验装置 |
2.2.2 其他实验设备 |
2.2.3 实验用水 |
2.2.4 测试方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 pH值对FO处理DTRO浓缩液运行性能的影响 |
2.3.2 UF预处理对FO运行性能的影响 |
2.3.3 不同汲取液对FO运行性能的影响 |
2.3.4 不同浓缩方式对FO运行性能的影响 |
2.4 小结 |
第三章 中试装置FO膜污染特性分析与清洗模式研究 |
3.1 前言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 FO膜 |
3.2.2 原料液和汲取液 |
3.2.3 试验装置与操作条件 |
3.2.4 分析方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 FO膜污染实验 |
3.3.2 FO膜污染特性分析 |
3.3.3 清洗方案的构建与运用 |
3.4 小结 |
第四章 FO-低温蒸发-固化耦合工艺全量处理垃圾渗滤液DTRO浓缩液的工程研究 |
4.1 工程概况 |
4.2 工艺流程与主要设备 |
4.2.1 工艺流程 |
4.2.2 主要设备 |
4.3 运行效果 |
4.3.1 水质分析 |
4.3.2 FO膜系统运行情况 |
4.3.3 低温蒸发和固化效果 |
4.3.4 经济效益分析 |
4.4 结论 |
第五章 结论与展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
(6)草鱼养殖废水正渗透膜浓缩工艺研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景 |
1.2 正渗透技术 |
1.2.1 正渗透原理 |
1.2.2 浓差极化 |
1.2.3 正渗透膜生物反应器 |
1.3 正渗透膜制备 |
1.3.1 膜材料种类 |
1.3.2 制膜工艺优化 |
1.3.3 典型正渗透膜制备及处理效果 |
1.4 正渗透膜污染 |
1.4.1 膜污染形成 |
1.4.2 膜污染种类 |
1.4.3 膜清洗与通量恢复 |
1.5 正渗透运行工艺参数优化 |
1.5.1 汲取液 |
1.5.2 错流过滤流速 |
1.5.3 pH |
1.5.4 温度 |
1.6 研究目的、研究意义及研究内容 |
1.6.1 研究目的与意义 |
1.6.2 研究内容 |
1.6.3 技术路线图 |
第二章 正渗透系统处理草鱼养殖模拟废水效果及参数优化研究 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 试验装置与膜材料 |
2.1.2 试验试剂与仪器 |
2.1.3 原料液与汲取液 |
2.1.4 试验设计 |
2.1.5 试验分析方法 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 草鱼饲料水溶解试验 |
2.2.2 膜朝向对正渗透水通量的影响 |
2.2.3 蒸发量试验 |
2.2.4 单因素试验 |
2.2.5 响应表面法优化蔗糖汲取液关键参数 |
2.3 本章小结 |
第三章 正渗透系统处理草鱼养殖模拟废水膜污染特征研究 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 汲取液、原料液与试验装置 |
3.1.2 试验设计 |
3.1.3 分析方法 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 膜表面污染层外观变化规律 |
3.2.2 膜表面污染物微观形貌特征分析 |
3.2.3 膜表面污染物FTIR分析 |
3.2.4 膜污染物元素分析 |
3.2.5 膜物理清洗及水通量恢复分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 正渗透系统处理草鱼养殖池塘废水效果及膜污染特征研究 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 草鱼池塘养殖废水与试验装置 |
4.1.2 试验设计 |
4.1.3 分析方法 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 草鱼养殖池塘基本水质调研情况 |
4.2.2 正渗透系统处理草鱼养殖池塘水运行效果 |
4.2.3 正渗透系统处理草鱼养殖池塘废水膜污染特征分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 研究结论 |
5.2 创新点 |
5.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简介 |
(7)基于改性MIL-101(Fe)-NH2材料的复合纳滤膜的制备与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 纳滤膜技术 |
1.2.1 纳滤膜材料及应用 |
1.2.2 纳滤膜的制备方法 |
1.2.3 纳滤膜研究存在的问题及发展方向 |
1.3 金属有机骨架(MOFs) |
1.3.1 MIL-101 材料的概况 |
1.3.2 MOFs在膜分离中的应用 |
1.4 基于MOFs材料的薄膜纳米复合材料(TFN)膜 |
1.4.1 基于MOFs的 TFN膜的优势 |
1.4.2 基于MOFs的 TFN膜制备方法 |
1.5 本课题研究意义及研究内容 |
1.5.1 本课题研究意义 |
1.5.2 本课题研究内容 |
第二章 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA材料的合成 |
2.1 实验部分 |
2.1.1 实验材料与试剂 |
2.1.2 实验仪器与设备 |
2.1.3 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA材料的合成步骤 |
2.1.4 MOFs材料的表征方法 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA材料的合成研究 |
2.2.2 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA材料的形貌 |
2.2.3 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA材料的FTIR表征 |
2.2.4 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA材料的XRD分析 |
2.2.5 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA材料的TGA分析 |
2.2.6 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA的分散性研究 |
2.3 本章小结 |
第三章 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA TFN纳滤膜的制备与性能研究 |
3.1 实验部分 |
3.1.1 实验材料与试剂 |
3.1.2 实验仪器与设备 |
3.1.3 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA TFN纳滤膜的制备步骤 |
3.1.4 纳滤膜的表征方法 |
3.1.5 纳滤膜的渗透性能测试 |
3.1.6 纳滤膜的抗污染性能测试 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA TFN纳滤膜的制备研究 |
3.2.2 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA TFN纳滤膜的制备研究 |
3.2.3 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA TFN纳滤膜的FTIR表征 |
3.2.4 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA TFN纳滤膜的XPS分析 |
3.2.5 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA TFN纳滤膜的表面粗糙度 |
3.2.6 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA TFN纳滤膜的亲水性研究 |
3.2.7 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA TFN纳滤膜表面的Zeta电位分析. |
3.2.8 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA TFN纳滤膜的渗透性能研究 |
3.2.9 MIL-101(Fe)-NH_2@PAA TFN纳滤膜的抗污染性能研究 |
3.3 本章小结 |
第四章 结论和展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(8)Ca2+原位改性对TFC正渗透膜污染的控制效能与机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 膜法水处理技术 |
1.1.1 压力驱动膜处理技术 |
1.1.2 正渗透膜技术 |
1.2 正渗透膜污染及控制技术 |
1.2.1 膜污染机理 |
1.2.2 膜污染影响因素 |
1.2.3 膜污染控制 |
1.3 TFC膜聚酰胺活性层改性 |
1.4 研究目的及意义 |
1.5 研究内容与技术路线 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
第2章 试验材料与方法 |
2.1 试验材料与仪器 |
2.1.1 膜材料 |
2.1.2 化学试剂 |
2.1.3 试验仪器 |
2.2 试验方法 |
2.2.1 聚酰胺复合(TFC)膜制备 |
2.2.2 膜传质性能的表征 |
2.3 分析检测方法 |
2.3.1 膜表面官能团及元素 |
2.3.2 膜表面Zeta电位 |
2.3.3 膜表面形貌特征 |
2.3.4 膜表面粗糙度 |
2.3.5 膜表面亲疏水性 |
2.3.6 膜表面羧基密度 |
2.4 Ca~(2+)原位架桥稳定性评价 |
2.4.1 吸附试验 |
2.4.2 析出试验 |
2.5 膜污染试验方法 |
2.5.1 有机污染试验 |
2.5.2 生物污染试验 |
2.5.3 细菌吸附试验 |
2.6 界面作用能分析 |
第3章 Ca~(2+)原位改性 TFC膜的制备、表征及抗有机污染特性 |
3.1 引言 |
3.2 原位架桥改性膜制备与表征 |
3.2.1 原位架桥改性膜制备 |
3.2.2 膜表面特性表征 |
3.3 膜的传质性能和渗透性能评价 |
3.4 改性膜表面Ca~(2+)稳定性评价 |
3.5 改性膜的抗污染效能初步评价 |
3.5.1 正渗透模式下抗有机污染研究 |
3.5.2 反渗透模式下抗有机污染研究 |
3.6 膜清洗 |
3.7 本章小结 |
第4章 改性TFC-Ca膜的抗有机污染机理 |
4.1 引言 |
4.2 低离子强度下的有机污染机理 |
4.2.1 膜污染导致水通量变化 |
4.2.2 膜表面污染层表征 |
4.2.3 有机污染物-膜表面界面作用能分析 |
4.2.4 Mg~(2+)、Ba~(2+)对TFC-Ca膜污染影响研究 |
4.2.5 浸泡TFC膜的抗污染性能研究 |
4.2.6 以实际水为背景的膜污染 |
4.3 高离子强度下的有机污染机理 |
4.3.1 膜污染导致水通量变化 |
4.3.2 膜表面污染层表征 |
4.3.3 高离子强度下界面作用能分析 |
4.4 膜污染可逆性评价 |
4.5 本章小节 |
第5章 改性TFC-Ca膜的抗微生物污染效能与机理 |
5.1 引言 |
5.2 二价阳离子对TFC膜微生物污染的影响 |
5.2.1 Ca~(2+)对TFC膜微生物污染的影响 |
5.2.2 Mg~(2+)对TFC膜微生物污染的影响 |
5.3 TFC膜表面羧基密度的调控 |
5.3.1 CCTS改性TFC膜制备 |
5.3.2 膜表面特性表征 |
5.4 膜的传质性能和渗透性能评价 |
5.5 CCTS改性TFC膜微生物污染行为 |
5.6 改性TFC-Ca膜对微生物污染的控制特性研究 |
5.6.1 FO模式下微生物污染行为 |
5.6.2 微生物污染静态粘附特性 |
5.6.3 膜表面微生物污染层表征 |
5.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间所发表的学术论文 |
致谢 |
个人简历 |
(9)无机掺杂复合正渗透膜的制备与表征(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 正渗透分离技术 |
1.2.1 正渗透膜 |
1.2.2 提取液 |
1.3 正渗透膜制备方法 |
1.3.1 相转化法 |
1.3.2 界面聚合法 |
1.3.3 层层自组装法 |
1.4 影响正渗透过程的主要因素 |
1.4.1 正渗透膜自身性质的影响 |
1.4.2 进料液和提取液浓度的影响 |
1.4.3 温度的对正渗透过程的影响 |
1.4.4 膜两侧料液流速的影响 |
1.4.5 膜皮层朝向的影响 |
1.5 正渗透膜技术应用 |
1.5.1 海水淡化 |
1.5.2 污水处理 |
1.5.3 食品加工 |
1.5.4 海水发电 |
1.6 正渗透技术面临的挑战 |
1.6.1 浓差极化 |
1.6.2 膜污染 |
1.7 正渗透膜研究方向 |
1.7.1 多孔支撑层的改性 |
1.7.2 对活性分离层进行改性 |
1.8 选题背景及课题提出 |
1.9 课题研究内容 |
第二章 氧化锌纳米棒掺杂正渗透复合膜的制备及表征 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料和方法 |
2.2.1 实验试剂及仪器 |
2.2.2 纳米氧化锌棒的合成制备 |
2.2.3 纳米氧化锌棒改性 |
2.2.4 纳米氧化锌棒的表征 |
2.2.5 基膜的制备 |
2.2.6 正渗透复合膜的制备 |
2.2.7 基膜和复合膜的表征 |
2.2.8 复合膜渗透性能表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 XRD分析 |
2.3.2 SEM与 EDS图像 |
2.3.3 氧化锌稳定性分析 |
2.3.4 膜孔隙率及亲水性 |
2.3.5 膜渗透性能评价 |
2.4 本章小结 |
第三章 电气石掺杂正渗透复合膜的制备与表征 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 实验设备 |
3.2.3 电气石改性 |
3.2.4 基质和TFC正渗透复合膜的制备 |
3.2.5 膜渗透性能测试 |
3.2.6 基膜孔隙率及亲水性 |
3.2.7 抗菌实验 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 电气石粉及电气石粉复合膜的表征 |
3.3.2 复合膜正渗透性能 |
3.3.3 膜抗菌性能评价 |
3.4 本章小结 |
第四章 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间的主要科研成果 |
(10)膜脱盐过程中离子迁移规律及膜改性抗污染研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 淡水资源短缺及解决措施 |
1.1.1 淡水资源短缺 |
1.1.2 海水及苦咸水淡化 |
1.2 含盐水淡化技术概述 |
1.2.1 热法脱盐的发展及应用限制 |
1.2.2 膜法脱盐的发展及广泛应用 |
1.3 膜法脱盐过程的传质特性研究 |
1.3.1 反渗透膜传质机理简述 |
1.3.2 正渗透原理和双向传质现象 |
1.3.3 膜蒸馏概述 |
1.4 膜法脱盐性能的限制因素 |
1.4.1 高盐度废水的处理 |
1.4.2 正渗透的内浓差极化 |
1.4.3 膜材料水透过性和盐选择性的平衡 |
1.4.4 聚酰胺材料性质的限制 |
1.5 膜表面的污染问题及控制方法 |
1.5.1 脱盐过程中膜污染现象 |
1.5.2 料液预处理方法 |
1.5.3 膜材料功能化改性 |
1.6 课题的研究意义与内容 |
1.6.1 课题研究意义 |
1.6.2 主要研究内容 |
1.6.3 研究技术路线 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 实验试剂与仪器 |
2.1.1 实验膜材料 |
2.1.2 其他实验材料及试剂 |
2.1.3 实验仪器 |
2.2 膜材料表征方法 |
2.2.1 材料表面及断面形貌 |
2.2.2 表面zeta电势 |
2.2.3 表面亲疏水性 |
2.2.4 表面粗糙度 |
2.2.5 材料机械性能 |
2.2.6 膜表面与羧基修饰探针相互作用力 |
2.2.7 拉曼光谱 |
2.2.8 DLS粒径分布及电势表征 |
2.3 膜材料水处理性能测试方法 |
2.3.1 正渗透离子传质测试分析 |
2.3.2 正渗透膜传质参数测试平台与方法 |
2.3.3 扩散池测试平台 |
2.3.4 聚合电解质改性膜水处理性能测试平台 |
2.3.5 氧化石墨烯改性膜水处理性能测试平台 |
2.4 氧化石墨烯改性膜的抗菌及抗生物污染性能评价 |
2.4.1 静态接触式抗菌测试 |
2.4.2 动态接触式生物污染测试 |
2.4.3 生物膜特性表征 |
第3章 离子的双向扩散行为及溶液组成的影响 |
3.1 引言 |
3.2 商品TFC正渗透膜性能 |
3.2.1 膜表面形貌分析 |
3.2.2 膜表面电性分析 |
3.2.3 膜传质性能参数分析 |
3.2.4 膜通量稳定过程 |
3.3 阳离子双向交换现象分析 |
3.4 溶液组成对离子交换的影响 |
3.4.1 阳离子组成的影响 |
3.4.2 阴离子的组成 |
3.5 溶液浓度对阳离子交换的影响 |
3.5.1 料液浓度的影响 |
3.5.2 汲取液浓度的影响 |
3.6 其他影响因素分析 |
3.6.1 水通量的影响 |
3.6.2 操作方式的影响 |
3.6.3 CTA膜的离子传质现象 |
3.7 本章小结 |
第4章 结构对称正渗透膜的离子选择性及内浓差极化研究 |
4.1 引言 |
4.2 PBI的合成与磺化 |
4.2.1 PBI的合成方法 |
4.2.2 PBI的磺化过程 |
4.2.3 产物的化学结构分析 |
4.3 结构对称型正渗透膜的制备 |
4.4 SPBI膜的材料特性分析 |
4.4.1 膜表面形貌分析及厚度调控方法 |
4.4.2 膜材料机械性能分析 |
4.4.3 膜表面亲疏水性分析 |
4.5 SPBI膜的离子选择性研究 |
4.5.1 汲取液的选择 |
4.5.2 溶液pH的影响 |
4.5.3 汲取液浓度的影响 |
4.5.4 SPBI膜的厚度与离子选择性能关系 |
4.6 SPBI膜的内浓差极化评价 |
4.6.1 FO与PRO模式的通量 |
4.6.2 传质参数分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 聚合电解质改性膜的抗无机污染效能及离子选择性机制 |
5.1 引言 |
5.2 聚合电解质改性膜的制备方法 |
5.2.1 材料选择及设计思路 |
5.2.2 聚合电解质改性膜制备过程 |
5.3 聚合电解质改性膜的表面特性 |
5.3.1 膜表面形貌分析 |
5.3.2 膜表面亲疏水性分析 |
5.3.3 膜表面电势分析 |
5.4 聚合电解质改性膜的抗无机污染效能 |
5.4.1 聚合电解质改性膜的水透过性 |
5.4.2 聚合电解质改性膜的离子截留率 |
5.4.3 聚合电解质改性膜的离子选择性 |
5.5 聚合电解质改性膜的阳离子选择性 |
5.5.1 对混合离子的截留和选择性 |
5.5.2 对单一离子溶液的截留和理论选择性 |
5.6 溶液盐度对聚合电解质改性膜的性能影响 |
5.6.1 对水通量和截留率的影响 |
5.6.2 低盐度/高盐度循环试验 |
5.6.3 溶液盐度对膜阳离子选择性影响的机制分析 |
5.7 本章小结 |
第6章 氧化石墨烯改性膜的制备及抗生物污染效能 |
6.1 引言 |
6.2 氧化石墨烯改性膜的制备方法 |
6.2.1 表面改性设计原理 |
6.2.2 表面改性方法 |
6.3 氧化石墨烯改性膜的表面特性和水处理性能 |
6.3.1 氧化石墨烯的特征拉曼光谱分析 |
6.3.2 氧化石墨烯改性膜的亲疏水性及粗糙度分析 |
6.3.3 氧化石墨烯改性膜的水处理性能评价 |
6.4 改性膜表面氧化石墨烯的负载方式 |
6.4.1 氧化石墨烯改性膜的表面形貌分析 |
6.4.2 氧化石墨烯改性膜的表面电势分析 |
6.5 氧化石墨烯改性膜的抗菌性分析 |
6.5.1 氧化石墨烯改性膜的抗菌性分析 |
6.5.2 氧化石墨烯与多巴胺共混物的抗菌性分析 |
6.6 氧化石墨烯改性膜的抗生物污染效能 |
6.6.1 氧化石墨烯改性膜的生物污染趋势 |
6.6.2 氧化石墨烯改性膜上的生物膜特征分析 |
6.6.3 氧化石墨烯改性膜的生物污染可逆性研究 |
6.7 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 |
四、确保TFC反渗透膜高效无污运行的有效措施(论文参考文献)
- [1]PE基聚酰胺复合膜的结构调控及其分子分离性能研究[D]. 李巧梅. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]陶瓷负载正渗透膜的制备及分离性能研究[D]. 赵志育. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]钢铁废水中溶解性有机物对反渗透膜的污染行为研究[D]. 崔阳丽. 山西大学, 2021(12)
- [4]聚酰胺反渗透膜的制备、改性及耐污染性能研究[D]. 李燕. 常州大学, 2021(01)
- [5]正渗透和反渗透耦合系统处理垃圾渗滤液DTRO浓缩液的中试研究与工程应用[D]. 张若砺. 江南大学, 2021(01)
- [6]草鱼养殖废水正渗透膜浓缩工艺研究[D]. 杜江辉. 浙江大学, 2021(01)
- [7]基于改性MIL-101(Fe)-NH2材料的复合纳滤膜的制备与性能研究[D]. 张皓冰. 天津工业大学, 2021(01)
- [8]Ca2+原位改性对TFC正渗透膜污染的控制效能与机理研究[D]. 郝秀娟. 哈尔滨工业大学, 2020
- [9]无机掺杂复合正渗透膜的制备与表征[D]. 张峰. 安徽建筑大学, 2020(01)
- [10]膜脱盐过程中离子迁移规律及膜改性抗污染研究[D]. 程巍. 哈尔滨工业大学, 2019(01)