水中布洛芬和双酚A的纳滤去除及膜有机污染研究

摘要

环境中的ETCs污染物是人类生存以及生态系统稳定的潜在威胁。它们最终将通过环境的循环效应进入水体中，进而对水生生态系统产生严重影响。
　　随着膜技术研究的深入，多项研究已证实膜分离技术可以对水中ETCs污染物进行高效去除。纳滤膜的截留特性介于反渗透膜和超滤膜之间，具有分离效果好、操作压力低、节约成本等多方面优点。本文主要研究了纳滤膜分离技术对两种典型的ETCs环境微污染物布洛芬和双酚的去除机制过程。分别从两种污染物的纳滤过程差异、溶液性质以及预接触时间等因素对膜分离性能的影响进行分析，得出以下结论：
　　(1)Kow较高的布洛芬(IBU)溶液在过滤过程中的平均膜通量较双酚A(BPA)溶液的小；纳滤膜对IBU溶液的截留性能强于对BPA溶液；IBU在单位膜面积上的累积吸附量高于BPA7.54mg·m-2·h-1。
　　(2)两种ETCs的水溶液在纳滤过程中的通量随着pH的增大而增大。在中性和酸性条件下，IBU溶液的纳滤过程平均膜通量较BPA溶液大。整个纳滤过程中，IBU溶液的离子化程度始终比BPA溶液大。因此IBU与膜面负电荷的互斥作用更强，从而使得IBU溶液的纳滤过程持续保持较高的截留性能。而BPA溶液与膜的吸附-解析作用致使膜对其截留性能较IBU略低。
　　(3)加入NOM后，两种溶液膜通量均明显降低，变化趋势基本一致。NOM中某些物质与膜面电荷相互作用，且作用力强于两种ETCs。在膜面形成NOM层，使两种溶液在加入NOM后的纳滤过程中膜通量下降、截留率值增大，膜面对IBU以及BPA的吸附量降低。
　　(4)预接触时间的增大，对IBU的纳滤过程起始通量影响相对于BPA的较大。膜面对IBU的累积吸附量与预接触时间的长短关系不大，而由于BPA的强吸附作用预接触时间的长短对BPA溶液的后续纳滤过程有较大的影响。
　　(5)在纳滤过程中，膜固有阻力Rm稳定的占据膜阻力中的绝大部分；两种ETCs污染物加入NOM前后凝胶层阻力Rg变化不大；NOM的加入增大了膜面的污染，其中对BPA溶液的纳滤过程影响较大。

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第一章 绪论

1.1 国内外水源现状及水处理技术

1.1.1 国内外水源现状

1.1.2 水源中主要污染物

1.1.3 水源中微污染物

1.2 水中新兴痕量污染物

1.2.1 水源中ETCs污染物

1.2.2 ETCs的危害

1.2.3 ETC污染物的去除技术

1.3 纳滤膜技术

1.3.1 纳滤膜的发展概况

1.3.2 纳滤膜的结构及技术特点

1.3.3 纳滤膜对污染物去除机理

1.3.4 膜污染及其防治

1.4 实验用膜组件

1.5 课题研究意义及路线

1.5.1 选题意义

1.5.2 技术路线

第二章 纳滤去除布洛芬、双酚A的研究

2.1 实验部分

2.1.1 实验装置与药品

2.1.2 实验用膜处理

2.1.3 实验流程

2.1.4 分析及计算方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 纳滤膜截留布洛芬性能研究

2.2.2 纳滤膜对双酚A去除性能研究

2.3 小结

第三章 溶液性质与预接触时间实验

3.1 实验部分

3.1.1 实验装置与药品

3.1.2 实验流程

3.1.3 分析方法

3.2 结果与讨论

3.2.1 溶液pH对膜分离性能影响

3.2.2 天然有机物存在对纳滤过程的影响

3.2.3 不同预接触时间的纳滤过程

3.3 小结

第四章 膜污染阻力模型

4.1 实验部分

4.1.1 实验装置与用品

4.1.2 实验流程

4.1.3 检测及数据处理方法

4.2 结果与讨论

4.3 小结

结论

参考文献

作者简介

致谢