反洗水组分对NOM超滤膜污染机理的研究

摘要

反洗水组分对超滤膜污染进程有重要影响，以腐殖酸(Humic acid，HA)、Na+和Ca2+模拟反洗水中的小分子有机物、一价和二价金属阳离子，以腐殖酸、海藻酸钠(Sodium alginate，SA)和牛血清蛋白(bovine serum albumin，BSA)模拟真实微污染地表水中的天然有机物(natural organicmatter，NOM)主要组分，通过死端过滤的方式研究了反洗水中的不同组分对PVDF超滤膜通量和反洗后膜通量恢复情况的影响。同时借助质量守恒准确地对膜可逆污染物和不可逆污染物进行定量的分析。
　　通过实验对比分析可得，NOM各污染物之间存在协同作用，小分子污染与大分子污染物共同生成更为致密的滤饼层，使得膜通量急剧下降。金属阳离子之间的与NOM污染物质之间的作用是影响膜通量变化的主导因素;NOM各组分对膜面的累积的不可逆污染存在一定规律，蛋白质类物质BSA对膜面不可逆污染贡献最大，多糖类物质SA次之，腐殖质类小分子有机物HA最小;通过质量守恒定律分析发现，经过反向水力清洗后，滤饼层变得膨松，膜通量得到一定恢复，污染物并未完全有效去除，随着过滤进程又重新被压实至膜面;超滤进水和反洗水中的二价金属阳离子Ca2+均能够与污染物或膜之间产生架桥作用、静电屏蔽作用，加固膜面和污染物之间的作用，产生较多的不可逆污染;Na+的放电能力较Ca2+强，能够获得较Ca2+多与NOM污染物结合的机会，减少了由于Ca2+“架桥作用”产生的污染物，减少了不可逆污染。反洗水中的Na+也能够和滤饼层中的Ca2+发生离子交换，破坏部分架桥，增加污染物的可逆性。反洗溶液中单独存在的小分子有机物HA对膜面污染存在一定的影响，但当存在Ca2+时，HA对膜面污染的作用明显增强，一方面Ca2+架桥作用强化了小分子有机物在膜面的吸附，另一方面HA分子和Ca2+共同形成较大的有机物聚集体，堵塞反洗通道，形成反洗无效孔，反洗通道的堵塞，使得产生较为明显的不可逆污染。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 我国水环境概况

1．2 膜处理技术概述

1．2．1 膜分离技术概念及分类

1．2．2 膜分离过程操作方式

1．2．3 超滤分离技术

1．2．4 超滤分离技术优缺点

1．2．5 超滤膜污染及分类

1．2．6 超滤膜污染的影响因素

1．2．7 主要膜污染物质

1．3 天然有机物污染

1．3．1 天然有机物概念及性质

1．3．2 天然有机物污染特点

1．4 膜污染的机理及模型

1．4．1 膜污染机理

1．4．2 膜污染模型

1．5 超滤膜污染控制技术

1．5．1 超滤膜污染控制方法

1．5．3 反洗控制超滤膜污染

1．6 课题研究意义

第二章 实验材料与方法

2．1 实验材料及仪器

2．1．1 实验膜材料

2．1．2 实验试剂

2．1．3 实验仪器

2．1．4 实验溶液

2．2 实验装置图

2．3 实验步骤

2．4 实验分析及表征方法

2．4．1 实验数据分析公式

2．4．2 实验表征方法

第三章 不同组分反洗水性质及其对膜内壁的污染

3．1 不同组分反洗水的基本性质

3．2 不同组分反洗水对膜内壁污染的影响

3．3 本章小结

第四章 不同组分反洗水对NON超滤过程通量的影响

4．1 不同组分反洗水对NON超滤过程比通量变化的影响

4．1．1 不同组分反洗水对HA、SA、BSA超滤过程比通量的影响

4．1．2 不同组分反洗水对HA+SA超滤过程比通量的影响

4．1．3 不同组分反洗水对HA+SA+BSA超滤过程比通量的影响

4．2 不同组分反洗水对超滤过程通量恢复效率的影响

4．2．1 不同组分反洗水对HA、SA、BSA超滤过程通量恢复效率的影响

4．2．2 不同组分反洗水对HA+SA超滤过程通量恢复效率的影响

4．2．3 不同组分反洗水对HA+SA+BSA超滤过程通量恢复效率的影响

4．3 本章小结

第五章 不同组分反洗水对NOM溶液超滤过程膜污染的影响

5．1 不同组分反洗水对NOM溶液超滤过程可逆污染的影响

5．2 不同组分反洗水对NOM溶液超滤过程不可逆污染的影响

5．3 反洗水水质对NOM溶液超滤过程膜污染影响的机理

5．4 本章小结

第六章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢