聚环氧琥珀酸作为新型正渗透驱动剂的应用研究

摘要

正渗透作为一种新型的膜处理技术，由于两种不同液体之间存在渗透压差，水会从渗透压低的一侧透过选择性半渗透膜自发传递到渗透压高的一侧，因此正渗透过程无需外界压力具有低能耗低膜污染的特点。本论文结合目前对于高分子聚合物驱动剂这一研究热点，选取了聚环氧琥珀酸缓蚀阻垢剂作为新型驱动剂，经过正渗透过程后，稀释的聚环氧琥珀酸溶液作为一种缓释阻垢剂可以直接回用到循环冷却系统，避免了后续的回收处理，因此过程能耗低。课题主要研究了聚环氧琥珀酸作为正渗透驱动剂时的水通量、反向溶质通量以及水通量和反向溶质通量的比值（特定水通量）等正渗透性能，并与传统的无机盐驱动剂氯化钠和高分子聚合物驱动剂聚天冬氨酸进行对比，探索了其作为驱动剂所具有的优势。进一步研究了不同膜取向、不同温度和不同流速对于正渗透过程水通量的影响，优选出了最佳实验条件。在发电厂循环冷却水回用的研究中，在循环冷却水中分别加入聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸和碳酸氢铵三种物质提高其渗透压，对比了三种驱动液在不同膜取向和不同温度的水通量变化情况，研究了以城市污水二级处理出水（简称二级出水）为原料液的膜污染情况，优选出了最佳混合驱动液。结果表明，聚环氧琥珀酸驱动液的水通量受温度影响较大，在膜的活性层面向驱动液（PRO模式）和膜的活性层面向原料液（FO模式）两种模式下，当温度从25℃升高到35℃时，水通量有明显的提升，当温度从35℃升高到45℃时，水通量增大的幅度并不明显;流速对正渗透过程的水通量影响较小，但是仍有一定的影响，其会影响浓差极化进而影响正渗透过程中的水通量，当增大流速时在PRO模式下水通量增大的幅度要大于在FO模式下水通量增大的幅度，在两种模式下增大流速都会减轻外浓差极化的影响，但是在FO模式下，增大流速会在一定程度上增大稀释的内浓差极化的影响，因此产生了不同的结果;聚环氧琥珀酸的正渗透水通量小于氯化钠和聚天冬氨酸，但是由于其具有极小的反向溶质通量，因此其特定水通量最小，在FO模式下，聚环氧琥珀酸的特定水通量值为0.46g/L，而氯化钠和聚天冬氨酸的特定水通量值分别为1.12g/L和0.74g/L;在循环冷却水循环再利用的研究中，在PRO和FO模式下，达到稳定后，循环冷却水加聚环氧琥珀酸驱动液的水通量最大(PRO模式下为6.26L/m2·h(LMH)，FO模式下为5.04LMH)，其次为循环冷却水加聚天冬氨酸，循环冷却水加碳酸氢铵的水通量最小;在温度对水通量影响的研究中，随着温度的升高，循环冷却水加聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸组成的混合驱动液的水通量增大，而循环冷却水加碳酸氢铵的水通量呈现出先增大后减小的趋势，因为高温（高于35℃）会使得碳酸氢铵产生分解作用，导致其渗透压下降，水通量减小;当以城市污水二级处理出水为原料液研究正渗透过程的膜污染时，结果显示含有缓释阻垢剂的混合驱动液的反向溶质扩散可以缓解正渗透过程中的膜污染。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景

1．2 本论文研究的内容及创新之处

1．2．1 研究内容

1．2．2 创新之处

第二章 文献综述

2．1 正渗透技术

2．1．1 正渗透基本原理

2．1．2 正渗透膜研究进展

2．1．3 正渗透驱动剂研究进展

2．1．4 正渗透技术的应用

2．2 正渗透技术的影响因素

2．2．1 浓差极化

2．2．2 正渗透过程中的膜污染

2．2．3 驱动液回收利用问题

3．1．1 实验仪器

3．1．2 实验装置

3．1．3 实验试剂

3．1．4 驱动液和原液

3．2 正渗透膜

3．3 实验方法

3．3．1 水通量的测定

3．3．2 反向溶质通量的测定

3．3．3 膜污染的测定

3．3．4 驱动液回收方法

第四章 聚环氧琥珀酸作为正渗透驱动剂的可行性研究

4．1 引言

4．2 聚环氧琥珀酸的物理和化学性质

4．3 聚环氧琥珀酸在正渗透过程中的基本性能

4．4 聚环氧琥珀酸与氯化钠、聚天冬氨酸性能比较

4．5 温度和流速对正渗透过程水通量的影响

4．5．1 温度的影响

4．5．2 流速的影响

4．6 废水处理实验

4．6．1 处理印染废水

4．6．2 处理苦咸水

4．7 驱动剂的回收再利用

4．8 本章小结

第五章 城市污水二级处理出水用作循环冷却水补充水的研究

5．1 引言

5．2 原料液和驱动液的组成

5．3 不同膜取向下水通量比较

5．4 不同温度下水通量比较

5．5 膜污染对比

5．6 不同流速对水通量的影响

5．7 驱动剂的回收再利用

5．8 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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