表面活性类物质超滤过程中膜的污染特征及水力清洗方式研究

摘要

胶团强化超滤(MEUF)是将表面活性剂和超滤结合起来，基于表面活性剂的胶团化作用（表面活性剂胶团的增溶及静电吸附），并通过超滤截留来实现胶团和重金属离子及有机物与水溶液的分离。与传统超滤技术相比，胶团强化超滤具有去除效率高、能耗低、操作简便、回收效率高成本低等优点。胶团强化超滤过程中最大的问题是膜污染，主要由表面活性剂胶体沉积在膜表面凝胶层（也就是浓差极化）或膜内部吸附污染物质等造成的。超滤过程中，膜污染会降低膜去除污染物的能力，污染很严重时甚至会导致膜的使用寿命减小。
　　本文使用截留分子量为10KDa的聚醚砜超滤膜对阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠即SDS超滤实验来研究SDS在超滤过程中对膜污染的影响因素。通过研究横跨膜压力(TMP)和进料液SDS浓度对膜渗透通量的影响，得出膜渗透通量随着膜压力的增加而增加，膜的渗透通量从0.05MPa下的30.20L/m2.h增加到0.20MPa下的80.15L/m2.h;而随着SDS浓度增加而减少，从2mM时的38.87L/m2.h降至10mM时的30.12L/m2.h;膜的截留率由0.05MPa时的79％降至0.20MPa时的53％。膜的污染阻力随着TMP和进料液SDS的浓度的增加而增加，分别由0.05MPa时的1.84×1012m-1增至0.20MPa下时的4.86×1012m-1和从2mM时的0.51×1012m-1增至10mM时的1.86×1012m-1，膜污染随操作时间逐渐增强。当TMP较低时对膜污染影响较小和SDS浓度在临界胶束浓度(CMC)附近时，膜污染较严重，渗透通量最低和膜污染阻力最大。
　　文章中还比较了三种不同水力清洗方式包括定期冲洗、周期性反洗和结合冲洗，从而确定对膜清洗效果最佳方式。清洗实验结果表明结合冲洗比正冲和反洗对膜污染的缓解程度高，冲洗时间间隔为10min，正洗和反冲时间分别为150s和90s时更有利于膜的渗透通量恢复。

目录

声明

摘要

附图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 膜分离技术

1．1．1 膜分离技术的原理及分类

1．1．2 膜分离技术的特点及存在的问题

1．2 超滤

1．2．1 超滤的基本原理

1．2．2 超滤膜组件

1．2．3 超滤过程中的操作方式

1．2．4 超滤在水处理中的应用

1．3 胶团强化超滤(MEUF)的基本概念

1．3．1 胶团强化超滤

1．3．2 胶团强化超滤的原理

1．3．3 胶团强化超滤的影响因素

1．3．4 胶团强化超滤在废水处理中的应用

1．3．5 胶团强化超滤的前景展望

1．4 膜污染及其分类

1．4．1 常见膜污染物

1．4．2 膜污染

1．4．3 膜污染的成因及其机理

1．4．4 膜污染影响因素

1．4．5 膜污染的控制方法及技术

1．4．6 胶团强化超滤中超滤膜的污染

1．5 膜的清洗方式

1．5．1 物理方法

1．5．2 化学方法

1．6 本课题研究背景和目的

1．6．1 研究背景

1．6．2 研究目的

第2章 胶团强化超滤实验仪器、材料和测定方法

2．1 实验仪器

2．2 实验材料

2．2．1 实验药品和试剂

2．2．2 分析项目及方法

2．3 实验步骤

2．4 超滤膜性能指标

2．4．1 截留率

2．4．2 渗透通量

2．4．3 阻力

2．5 实验本底值

第3章 表面活性类物质超滤过程中膜的污染特征

3．1 前言

3．2 影响因素的研究

3．2．1 实验方法

3．2．2 实验结果与讨论

3．3 小结

第4章 表面活性类物质超滤过程中膜的水力清洗方式

4．1 前言

4．2 实验方法

4．2．1．清洗效果测试

4．2．2 实验步骤

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 正冲对膜渗透通量的影响

4．3．2 反洗对膜渗透通量的影响

4．3．3 结合冲洗对膜渗透通量的影响

4．3．4 不同冲洗方式下过滤SDS的膜通量恢复情况

4．4 小结

总结与展望

参考文献

附录A 攻读学位期间发表论文目录

致谢