有机分离膜表面ZETA电位测试方法及应用研究

摘要

随着膜分离技术的发展，越来越多的有机分离膜被应用于水处理、医药及生物学工程等领域。而有机分离膜的荷电性会影响膜的通量、截留率及抗污染能力，近年来对膜表面荷电性的研究已经成为表征膜性能的重要手段。本论文采用流动电位法原理，利用奥地利Anton Paar公司生产的SurPASS固体表面Zeta电位分析仪对有机分离膜表面Zeta电位测试方法及应用进行研究，主要研究内容和结论如下:
　　以平板聚酰胺纳滤膜和醋酸纤维素中空纤维纳滤膜为研究对象，建立膜表面Zeta电位的测试方法，并首次提出的醋酸纤维素中空纤维纳滤膜Zeta电位测试方法。实验结果表明:选1×10-3mol/L的KC1溶液为电解质溶液，样品测试前需要在超纯水中浸泡2h以上，最佳的测试压力为3kPa。平板膜测试过程中，选用可调间隙样品池，流道高度最佳为100～110μm，测试流量在80～120mL/min;中空纤维纳滤膜测试过程中，采用有机玻璃制成的圆柱型样品池，通过调节样品填充的紧实程度控制测试流量在80～120mL/min。此外，研究的平板膜的测试方法为《纳滤膜表面Zeta电位测试方法-流动电位法》的标准奠定了基础。
　　利用建立的测试方法研究膜材料、膜孔径、膜形状及膜亲疏水性对膜表面Zeta电位的影响，并研究NF膜在吸附海水中Zeta电位的变化情况。实验结果表明:膜材料中所含官能团不同对膜表面Zeta电位影响较大。不同孔径的膜表面Zeta电位随pH变化的趋势基本一致，对Zeta电位的绝对值稍有影响。膜孔径增大，膜表面Zeta电位的绝对值略大。膜形状对膜表面Zeta电位基本没有影响。膜的亲疏水性对膜表面Zeta电位的影响较大，其本质上还是膜材料中官能团对Zeta电位的影响，在碱性条件下，膜表面Zeta电位的绝对值越高，膜的亲水性越好。吸附海水中，三种NF膜表面Zeta电位变化情况不同。因此，膜在实际应用中的选择，需要根据膜表面的荷电性和荷电量的大小来选择。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 有机分离膜及分离膜技术的发展现状

1．1．1 有机分离膜的介绍

1．1．2 有机分离膜材料及分类

1．1．3 有机分离膜的特点

1．1．4 分离膜技术发展现状

1．2 有机分离膜荷电性及其电性能的表征

1．2．1 膜荷电性及其来源

1．2．2 膜表面动电现象及表征

1．2．3 Zeta电位

1．3 流动电位

1．3．1 流动电位及形成机理

1．3．2 Zeta电位的计算

1．3．3 Zeta电位的主要影响因素

1．4 流动电位法表征膜表面荷电性的研究进展

1．4．1 表征膜的荷电性

1．4．2 等电点(IEP)的应用

1．4．3 表征膜污染及清洗效果的应用

1．4．4 在其他方面的应用

1．5 本课题研究的主要内容及意义

第二章 实验部分

2．1 流动电位实验设备

2．2 实验原料与仪器设备

2．2．1 主要实验试剂

2．2．2 主要实验设备

2．2．3 主要实验材料

2．3 实验方法

2．3．1 Zeta电位测试步骤

2．3．2 测试方法

2．3．3 NF膜海水吸附实验

2．3．4 表征方法

3．1 前言

3．2 平板膜表面Zeta电位测试方法的建立

3．2．1 测试温度的确定

3．2．2 膜浸泡时间

3．2．3 测试压力

3．2．4 流道高度的确定

3．2．5 实验结果重复性分析

3．3 极细中空纤维膜表面Zeta电位测试方法的建立

3．3．1 前言

3．3．2 中空纤维膜测试中样品间最佳流量的确定

3．3．3 实验结果重复性分析

3．4 本章小结

第四章 膜表面Zeta电位测试方法的应用研究

4．1 引言

4．2 膜材质对测试结果的影响

4．2．1 不同材质膜的表面化学结构红外分析

4．2．2 不同材质膜的荷电性分析

4．3 膜孔径对测试结果的影响

4．3．1 膜孔径分析

4．3．2 膜荷电性分析

4．4 膜形状对测试结果的影响

4．5 亲疏水性对测试结果的影响

4．5．1 膜亲疏水性分析

4．5．2 亲疏水性对荷电性的影响

4．5．3 膜的表面化学结构外分析

4．6 NF膜在海水淡化中Zeta电位的影响

4．6．1 原膜表面化学结构和Zeta电位分析

4．6．2 吸附海水后的膜表面化学结构外分析

4．6．3 NF膜在吸附海水中Zeta电位的测试结果

4．6．4 NF膜测试前后EDS分析

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢