检索结果-南通市图书馆

作者：刘蕾蕾中国海洋大学

学位级别：硕士

正渗透膜过程中,水在渗透压差的驱动下从高水化学势区通过选择性渗透膜向低水化学势区传递,而溶质分子或离子被截留。鉴于该过程的独特优点,如低能耗,污染少,膜组件简单等,它已经引起了科学界广泛的关注。目前正渗透已经在海水淡化,污... 详细信息

正渗透膜过程中,水在渗透压差的驱动下从高水化学势区通过选择性渗透膜向低水化学势区传递,而溶质分子或离子被截留。鉴于该过程的独特优点,如低能耗,污染少,膜组件简单等,它已经引起了科学界广泛的关注。目前正渗透已经在海水淡化,污水净化,食品处理,药物释放和能源等领域显示了它的潜在应用价值。然而,国内对正渗透膜分离过程的关注较少,特别是在正渗透膜制备方面的研究报道几乎没有。因此,本文立足于正渗透膜的制备,以三醋酸纤维素为膜材料,利用相转化法制备正渗透膜,详细考察了正渗透膜制备过程中的影响因素。其中,鉴于支撑体材料对正渗透膜性能的重要影响,本文着重从支撑材料的厚度,孔隙率以及亲疏水性等方面进行考察,试图找到一种性能良好的材料,使得正渗透膜性能有较大的提高。实验得到的最佳材料是180目聚酯筛网。另外,本文同时考察了铸膜液中添加剂含量以及制膜过程中挥发时间对正渗透膜性能的影响规律,结果表明最佳的乳酸添加剂含量为6.6%,保证较高截留率的前提下挥发时间越长越好,并与反渗透膜制备过程的影响因素进行对比,为以后正渗透膜的制备与应用提供参考。进而,本论文考察了正渗透膜使用过程中,膜的方位,汲取液的浓度,溶液流速等因素对正渗透膜分离过程的影响规律。本实验采用的最佳膜方位为汲取液面向支撑层,最佳汲取液浓度为4mol/L,最佳流速为蠕动泵的转速为100转／分时的流速。最后,在确定了适合本实验体系的操作条件后考察了所制备的正渗透膜对不同浓度苦咸水和人工海水的脱盐情况,为正渗透膜的实际脱盐过程提供参考。实验也同时考察了腐殖酸存在下正渗透膜的污染情况,并与压力驱动膜的污染进行对比,初步探讨了正渗透膜污染的机理。

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抑菌性高通量正渗透膜的制备及其应用研究

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作者：张岩中国海洋大学

学位级别：硕士

膜技术应用日益增多,但生物污染和浓差极化一直困扰着膜技术的应用。生物污染需要制备具有抗菌表面的膜才能够从根本上解决,浓差极化则在较厚的膜上体现更加明显。因此,本实验制备了抗菌性膜和超薄型膜。能源日益枯竭背景下可再生能源... 详细信息

膜技术应用日益增多,但生物污染和浓差极化一直困扰着膜技术的应用。生物污染需要制备具有抗菌表面的膜才能够从根本上解决,浓差极化则在较厚的膜上体现更加明显。因此,本实验制备了抗菌性膜和超薄型膜。能源日益枯竭背景下可再生能源利用和能量回收优势明显,盐差能利用与膜技术相相结合前景广阔,本实验利用正渗透技术处理电渗析高盐浓缩室溶液不仅回收了能源,同时减少了废水排放引起的污染。本文对紫外光引发表面接枝方法制备的抑菌性正渗透膜进行了研究,考察了照射时间对膜性能的影响。在此之前对正渗透评价条件进行了测试,得到最佳方法进行后续实验。结果表明,使用N-(4-羟基-3-甲氧基-苄基)丙烯酰胺(HMBA)作为改性剂,随着照射时间的延长,膜亲水性越来越好,接触角从70°逐渐降至40°,水通量从17 LMH大幅提高到36 LMH,盐通量从28 LMH小幅提高到32 LMH。抑菌率也逐渐上升,照射时间为10 min时抑菌率已接近100%。本实验制备了一种新型无支撑高通量正渗透膜并表征。该膜不具备传统意义上的致密皮层,而是在聚酯筛网孔中发生界面聚合反应,形成厚度60μm左右的正渗透膜,有效降低了内浓差极化,并且制作工艺简单。结果表明,界面聚合层的加入有效改善了膜的渗透性能和亲水性,水通量可以达到50 LMH,接触角由110°直接降低到70°以下。本文对正渗透技术在盐差能发电中的应用进行了研究。以在实验室中进行的膜评价结果为依据,制作单支膜小型试验装置,对实验管路设计的合理性进行论证,然后进一步设计盐差能发电样机。结果表明,单支膜性能测试装置运行稳定,管路设计合理,将盐差能样机设计在软件中模拟和调试,也未见异常。测试结果,水通量为3.14 LMH,盐通量为3.58 gMH,理论能量密度为1.13 W/m2,即至少需要9支膜才能够达到发电量需求。本文将正渗透技术与电渗析联用处理氨基酸发酵母液。先考察了电流密度和料液流量对脱盐率和回收率的影响,又对正渗透技术浓缩脱盐室溶液的可行性进行了论证。结果表明,电流密度越大,氨基酸回收率越低,脱盐率越高;流量增大,氨基酸回收率和脱盐率变化不大。浓缩脱盐室溶液实验水通量为25LMH,运行6h后原料液体积减为初始值的一半,有利十原料液浓缩提纯,可行性较好。

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超滤膜性质对海水超滤过程的影响及海水超滤分级实验研究

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作者：徐岩中国海洋大学

学位级别：硕士

水资源的短缺已经严重制约了社会的进步和人类的可持续发展。尤其在沿海的、经济发达的地区,水资源短缺的问题显得更为严重。海水淡化是解决淡水资源短缺问题的重要手段,因为海水淡化受气候和季节影响较小,产出的淡化水水质优良稳定可靠... 详细信息

水资源的短缺已经严重制约了社会的进步和人类的可持续发展。尤其在沿海的、经济发达的地区,水资源短缺的问题显得更为严重。海水淡化是解决淡水资源短缺问题的重要手段,因为海水淡化受气候和季节影响较小,产出的淡化水水质优良稳定可靠,可以供生活饮用、工业生产等,得到广泛的关注。合理的预处理方式是海水淡化取得成功的关键因素之一,以超滤代替传统预处理技术应用于海水淡化,研究不同超滤膜的运行状况,解决运行过程中的实际问题,具有理论和应用的双重意义。本论文详细考察了中空纤维超滤膜内径和截留分子量对超滤过滤海水的影响;其次进行了超滤海水分级实验。实验分别采用相同材质和截留分子量、不同内径的超滤膜以及相同材质和内径、不同截留分子量的超滤膜处理青岛近海海水,以及通过不同截留分子量超滤膜对海水进行分级实验,实验过程中采用恒压死端无反冲的操作方式,目的是研究超滤膜性质对海水过滤过程的影响以及海水有机物分子量对超滤膜分离性能的影响。本论文的主要内容和结论如下：1.在死端、无反冲运行模式下,采用相同材质和截留分子量、不同内径(1.2mm和1.0 mm)的超滤膜处理青岛近海海水。运行参数和产水水质表明,相同操作条件下,内径较小的超滤膜Ⅱ具有膜污染程度小、膜通量大、清洗效率高等优势;超滤膜Ⅱ的产水UV254比内径较大的超滤膜Ⅰ略高(约0.0031/cm)。相比较而言,内径较小的超滤膜Ⅱ是处理海水的更佳选择。2.采用酸洗、碱洗、次氯酸钠洗、碱-EDTA洗和超声波洗五种清洗方案对海水污染后超滤膜进行清洗,通过可逆污染去除率(R%)和纯水通量恢复率(η)两个参数分别考察超滤清洗效率。研究表明,超声波和碱-EDTA的清洗效率更高,且对内径较小的超滤膜Ⅱ清洗效率高于超滤膜Ⅰ。此外,对于表征连续过滤-清洗操作的清洗效率,R%比η更有效;对于表征单一新膜过滤-清洗实验,R%和η的表征结果相似。3.污染后超滤膜表面的电镜照片表明,超滤膜Ⅰ比Ⅱ膜污染严重;超声波的清洗效率更明显,但仍无法完全去除膜污染,即产生了不可逆污染。膜表面污染物的红外谱图表明,超声波和碱-EDTA能够去除大部分膜面污染物;污染物含有类脂、多糖、腐殖质和木质素等物质。膜表面的能谱元素分析表明,污染物中混有部分金属元素,如Na、K、Mg、Fe等。4.在死端、无反冲运行模式下,采用相同材质和内径、不同截留分子量(67、50、30、6 kDa)的超滤膜,压实后进行海水直接过滤实验。实验结果表明,截留分子量较小的超滤膜的比通量下降幅度较小,耐污染性较好。5.在死端、无反冲运行模式下,采用相同材质和内径、不同截留分子量(67、50、30、6 kDa)的超滤膜进行海水分级实验。与海水直接超滤实验相比,截留分子量为50、30和6 kDa的超滤膜通量分别提高7%、3%和2%。结果表明：海水中分子量>67 kDa的有机物对超滤(50 kDa)膜通量的影响较大,分子量>30 kDa的有机物对于超滤(6 kDa)膜通量影响较小。6.对于相同截留分子量超滤膜的直接和分级过滤实验,就产水水质而言,分级实验产水的UV254略小,粒径中值较低;随着超滤膜截留分子量的降低,分级过滤和直接过滤产水的粒径中值的差值越大。此外,对于海水有机物的去除,超滤直接过滤和分级过滤效果的差别不明显;而对于海水悬浮颗粒的去除,超滤分级过滤效果更优。

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利用双极膜电渗析以浓海水制备酸碱的研究

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作者：杨洋中国海洋大学

学位级别：硕士

海水淡化，作为淡水资源的开源增量技术，在很大程度上缓解了水资源缺乏危机。淡化技术主要包括多级闪蒸（MSF）、多效蒸馏（MED）、反渗透（RO）以及电渗析（ED）。根据不同地区及不同水质，每一种淡化技术都有其相应的市场。但是不管... 详细信息

海水淡化，作为淡水资源的开源增量技术，在很大程度上缓解了水资源缺乏危机。淡化技术主要包括多级闪蒸（MSF）、多效蒸馏（MED）、反渗透（RO）以及电渗析（ED）。根据不同地区及不同水质，每一种淡化技术都有其相应的市场。但是不管是哪一种技术，为了防止系统的结垢问题，淡化前的酸化预处理是必需的，特别对反渗透海水淡化。但是，酸（浓盐酸或浓硫酸）的运输和储存会带来一系列的安全隐患，特别是远离硫酸（盐酸）工厂的海水淡化基地。同样由酸的来源问题所导致的还有海水淡化水的后处理。由于淡化水TDS含量较低，在送往供水管道之前需要将其矿化，一般采用CaCO3溶解法，此法仍然需要消耗大量的酸。另外，海水淡化过程中排放的浓海水是一种高浓度的盐卤资源，若将其直接排放，对近海环境造成污染的同时，也是对资源的浪费。双极膜电渗析的应用能同时解决上述三个问题。在通电条件下，双极膜内的水分子能解离成H+和OH-，H+与浓海水中的Cl-和SO42-结合生成酸，OH-与浓海水中的Na+结合生成碱。其中，制备的酸可用于海水淡化酸化预处理及后处理，生成的碱可用于镁资源的提取。解决酸的来源问题同时，又可以使浓海水资源得到合理利用。本文以双极膜电渗析的酸碱制备作为切入点，探讨该技术用于上述问题的可行性。研究内容和主要结论如下：1.在利用浓海水进行双极膜电渗析的酸碱制备实验之前，实验预先考察一下其主要成分的酸碱（NaCl及Na2SO4）制备情况，判断其可行性。采用三室型双极膜电渗析由硫酸钠以及氯化钠进行原位产酸，从实验结果可以看出两种盐都具有较高的产酸效率，皆可用于海水淡化酸化预处理中酸的制备，且在碱室可得到纯度较高的氢氧化钠。2.在确定采用浓海水主要盐成分制备酸碱的可行性后，实验下一步采用RO浓海水进行酸碱制备实验。但是，在实验之前，需预先采用模拟RO浓海水来确定其最佳的操作参数。结果显示在连续处理模式下电流密度为57mA/cm2、流速为0.3L/h时，实验能够连续地获得1mol/L的混合酸和1mol/L的氢氧化钠。实验结束后，通过膜堆电阻及扫描电镜分析证实了离子交换膜在酸碱连续制备中无结垢及污染趋势，说明采用双极膜技术利用RO浓海水进行酸碱制备具有可行性。3.针对反渗透海水淡化淡化水低碱度和低盐度的特点，本实验以以色列的后处理水质标准为目标采用石灰石溶解法对淡化水进行矿化，同时对双极膜电渗析盐室出水进行回用。实验考察不同填料粒径（2、3及4mm）及流速（50、75及100L/h）下矿化过程的变化情况。结果表明：随着粒径的减少，CaCO3的溶解速度越快，其出水的Ca2+浓度和pH越高;流速越大，相对应的取样口矿化水Ca2+浓度越低，即相应的CaCO3溶解量越少。在矿化水与淡化水以1：6的比例进行混合后，为满足出水碱度，得出需加入NaHCO3的量为100mg/L，且最终得到的出水达到供给标准。

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含水通道仿生膜的设计与制备

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作者：张治磊中国海洋大学

学位级别：硕士

海水淡化是解决当今世界水资源短缺的有效途径之一，而膜法海水淡化的关键技术在于分离膜的性能。开发新型复合膜材料来降低能耗，实现高效、轻便的净水技术，是目前膜材料领域的研究热点和发展趋势。碳纳米管(Carbonnanotube，CNT)和... 详细信息

海水淡化是解决当今世界水资源短缺的有效途径之一，而膜法海水淡化的关键技术在于分离膜的性能。开发新型复合膜材料来降低能耗，实现高效、轻便的净水技术，是目前膜材料领域的研究热点和发展趋势。碳纳米管(Carbonnanotube，CNT)和水通道蛋白(Aquaporin，AQP)是两种理想的水分子通道，它们具有超强的水渗透性和单一选择通过性。掺杂碳纳米管和水通道蛋白的新型复合膜克服了传统分离膜不能同时提高水通量和截留率的缺点。本文主要制备了掺杂不同含量和不同直径的碳纳米管复合膜，同时制备了能保持水通道蛋白活性的支撑磷脂双层膜，并对它们分别进行表征和测试。本文通过相转化法制备了掺杂碳纳米管的聚醚砜(PES)复合膜，考察了不同含量和直径的碳纳米管对复合膜结构与性能的影响。通过接触角表征、全反射红外光谱(Attenuated total reflection fourier transform infrared，ATR-FTIR)表征、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope，SEM)表征、原子力显微镜(Atomic force microscope，AFM)表征、水通量和截盐率的表征，得到以下结果： (1)随着碳纳米管含量的增加，复合膜的接触角呈现递减趋势，但降幅不大。ATR-FTIR验证碳纳米管确实掺杂到复合膜中;SEM表面和断面形貌可知复合膜的表面孔先增多后减少，且孔隙率先加大后降低;AFM表征得到复合膜粗糙度增大。在硫酸钠、硫酸镁和氯化钠的溶液中，同种溶液内，随着碳纳米管含量的增加，复合膜的通量和截盐率都呈现先增加后减小的趋势;相同碳纳米管的含量下，复合膜在硫酸钠溶液中的水通量最小、截盐率最大，在氯化钠溶液中的水通量最大、截盐率最小。 (2)随着碳纳米管直径的增加，复合膜的接触角呈现递增趋势，但增幅不大;SEM表面和断面图可知皮层以下存在致密明显的指状孔，向下发展出现了圆形大孔和清晰的海绵状孔结构。随着碳纳米管直径的增加，变化不明显;AFM表征膜表面粗糙度均有变化，但并没有显示一致的规律性。在硫酸钠、硫酸镁和氯化钠的溶液中，在同种溶液和相同碳纳米管的含量下，随着碳纳米管直径的增加，通量呈现降低趋势，截盐率呈现增加趋势。在硫酸钠溶液中水通量最小、截盐率最大，在氯化钠溶液中水通量最大、截盐率最小。本文以云母为基底得到磷脂在低浓度、适宜温度下铺展时间为2h的支撑磷脂双层膜(supported phospholipid bilayers, SPB)质量最佳。然后把上述最佳制备条件应用在纳滤膜上，制备了以NF90膜、NF270膜、NTR7250膜和NTR7450膜为基底的磷脂双层膜，并表征了支撑磷脂双层膜的形貌、亲水性和官能团，通过研究发现：以NTR7450膜为基底铺展的磷脂双层膜的粗糙度小于以其他三种纳滤膜为基底铺展的磷脂双层膜，可知以NTR7450膜为基底铺展的SPB是缺陷最少的。红外磷脂特征峰的出现，验证了磷脂双层膜上官能团的存在;形成SPB的四种纳滤膜的接触角都下降，增加了各自的亲水性，进一步证明在四种纳滤膜上制备得到了磷脂双层膜。

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光催化降解水体中有机污染物的研究

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作者：陈建秋中国海洋大学

学位级别：硕士

水体中有机污染物的治理是近年来环境治理的重点和难点。相对于常用的物理方法和生物方法,光催化降解技术以其广谱适用性和对有毒有机物的敏感性,为有机废水处理提供了一条新的、有工业化实际应用价值的途径。论文以纳米TiO、微米TiO... 详细信息

水体中有机污染物的治理是近年来环境治理的重点和难点。相对于常用的物理方法和生物方法,光催化降解技术以其广谱适用性和对有毒有机物的敏感性,为有机废水处理提供了一条新的、有工业化实际应用价值的途径。论文以纳米TiO、微米TiO纤维和海底锰结核作为光催化剂,配合采用紫外光照射的方法,选取具有代表性、有毒和难以降解的有机磷、氨基甲酸酯类和有机氯杀虫剂,及染料类化合物等作为研究对象,主要进行了三方面的研究工作,对有毒、有害的有机物废水进行TiO光催化降解处理、海水淡化预处理和海底锰结核对有机污染物的光催化降解,研究成果在光催化方面提供了有价值的科学理论依据和工业化应用参考。一、纳米TiO光催化降解有机物的研究 1.采用纳米TiO光催化降解有机磷杀虫剂,目标降解化合物为磷酸酯类的O,O-二甲基-2,2,2-三氯-1-羟基乙基膦酸酯(Trichlorfon,敌百虫)和二硫代磷酸酯类的O,O-二甲基-S(-N-甲基氨基甲酰甲基)二硫代磷酸酯(Dimethoate,乐果),详细研究了难分解的二硫代磷酸酯降解过程中纳米TiO的用量、起始pH、乐果浓度、紫外灯光强、外加氧化剂(HO和KSO)、离子效应(Fe、Cu、Zn和Cr)、阴离子效应(Cl、NO和HCO)、光敏剂(腐殖酸)、淬灭剂(丙酮)和超声场(US/UV)协同效应等因素对降解效率所产生的影响,并利用GC-MS分析了乐果的降解产物。研究结果表明,单独采用紫外光降解乐果120min,只有3.22%的乐果被降解,当采用浓度为0.6g/L的纳米TiO对乐果进行120min光催化反应后, 80.15%的乐果被降解,光催化降解反应继续进行到160min时,有99%的乐果被降解,并转化为无毒的无机物。论文还依据量子化学程序计算结果证实了纳米TiO光催化降解反应的机理,并根据L-H光催化降解模型推导证明了乐果的光催化降解符合一级反应动力学方程。 2.采用纳米TiO光催化降解氨基甲酸酯类杀虫剂—2,3-二氢-2,2-二甲基-7-苯并呋喃基-甲基氨基甲酸酯( Carbofuran呋喃丹)、1-(甲硫基)亚乙基氨甲基氨基甲酸酯( Methomyl,灭多威)和2-(1-甲基乙氧基)苯基氨基甲酸酯( propoxur,

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再生纤维素微孔膜的制备与性能研究

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作者：张万法浙江工业大学

学位级别：硕士

纤维素是世界上最丰富的天然有机物,具有很多优良特性,如生物可降解性、高亲水性、热化稳定性,由纤维素所制备的再生纤维素膜完全保留了其优良特性。生物可降解性对环境友好,符合可持续发展战略;高亲水性可大大降低膜的污染;热化稳定性... 详细信息

纤维素是世界上最丰富的天然有机物,具有很多优良特性,如生物可降解性、高亲水性、热化稳定性,由纤维素所制备的再生纤维素膜完全保留了其优良特性。生物可降解性对环境友好,符合可持续发展战略;高亲水性可大大降低膜的污染;热化稳定性可用于条件更为苛刻的环境,如酸碱体系、有机溶剂体系。本论文以棉桨为原料,低温下溶解在9.5wt%NaOH/4.5wt%硫脲水溶液中,通过改变制膜条件来调控再生纤维素(RC)膜的结构和性能,并探讨了干燥方式对膜结构与性能的影响,最后对RC膜进行了耐酸碱性和油水分离应用作了初步研究。首先,通过在铸膜液中加入添加剂、不同凝固浴及溶剂配比条件探究制膜条件对RC膜结构与性能的影响。结果表明,随LiCl含量的增加,RC膜水通量、孔径和结晶度均增加,而对牛血清白蛋白(BSA)截留率减小,LiCl促进孔生成,起致孔作用。RC膜水通量、孔径和结晶度随ZnCl2含量的增加先减小后增加,而BSA截留率一直减小,ZnCl2先抑制后促进孔的形成。以DMAc作凝固浴制备的RC膜,孔径最大,通量最高,NMP凝固浴制备的RC膜,孔径最小,通量最低,但结晶度最高。DMAc水溶液作凝固浴时,随着DMAc含量的增加,水通量增加,BSA截留率降低。不同混合溶剂实验中,得到RC-LU膜的孔径、通量、结晶度和拉伸强度均最小,RC-LTU膜的孔径和通量最大,RC-NU膜结晶度和拉伸强度最大。其次,比较了不同干燥方式对RC膜结构的影响。冷冻干燥方式较好地保留了RC膜的多孔结构,逐级脱水仅保留了少部分孔结构,自然干燥和加热干燥不能保留RC膜的多孔结构。RC膜在干燥过程中结晶度会进行增长,四种干燥方式下的RC膜结晶度大小为:冷冻干燥>自然干燥>逐级脱水干燥>加热干燥。最后,对RC膜进行耐酸碱性测定,其在pH1-14的水溶液中浸泡一周后,水通量、面积变化率和重量变化率仅有微小变化。在对不同pH的含油乳液处理过程中,溶液通量与水通量相比,仅有少量降低,对油的截留率都在98%以上,展现了较高的截留性能。经过水冲洗10min,水通量恢复率在90%左右,说明RC膜具有优良的抗油污染性。

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超滤—纳滤集成膜法海水软化工艺的实验研究

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作者：宋跃飞中国海洋大学

学位级别：硕士

超滤(Ultrafiltration, UF)技术作为反渗透海水淡化的预处理工艺,能够有效去除原海水中大分子有机物、胶体和细菌等,为反渗透提供连续、稳定、高质的进水。然而由于超滤膜性质(膜孔范围在0.001～0.02μm),不能去除海水中二价成垢离子(C... 详细信息

超滤(Ultrafiltration, UF)技术作为反渗透海水淡化的预处理工艺,能够有效去除原海水中大分子有机物、胶体和细菌等,为反渗透提供连续、稳定、高质的进水。然而由于超滤膜性质(膜孔范围在0.001～0.02μm),不能去除海水中二价成垢离子(Ca2+、Mg2+和SO42-)和小分子有机物(分子量为几百到几千)因此仍无法解决反渗透膜结垢和受小分子有机物污染等问题。纳滤膜(Nanofiltration, NF)孔径在1nm左右,膜表面具有特殊荷电性,可有效去除二价离子和分子量200～2000范围内的物质,因此将纳滤技术应用于海水淡化中,能够有效软化海水以及去除小分子有机物,降低反渗透膜结垢和受小分子有机物污染的程度。超滤-纳滤耦合工艺(以超滤作为纳滤的预处理方式)作为海水软化工艺的研究具有十分重要的应用价值。本实验采用超滤-纳滤(UF-NF)相耦合的海水软化工艺,考察不同超滤产水和纳滤系统操作参数,包括操作压力、切向流速和进水温度,对纳滤软化性能的影响。其中,海水取自胶州湾近海域海水;超滤系统分别采用PES材质、截留分子量100 kDa(记作UF1)和PS材质、截留分子量20 kDa(记作UF2)的两种中空纤维超滤膜组件;纳滤膜采用ESNA3型号(美国海德能),操作压力考察范围为0.5～3.0 MPa,切向流速考察范围为0.03～0.05 m·s-1,进水温度考察范围为5-17℃。通过实验,初步对比和总结了相关参数对海水软化的影响规律,并进一步考察了UF2(PS、20 kDa)-NF耦合工艺的长期稳定性。本论文的主要内容和结论如下：1)在UF1-NF耦合工艺中,UF1产水浊度90%小于0.1 NTU, SDI值95%小于3.0。当纳滤操作压力从0.5升至3.0 MPa时,膜通量和系统回收率分别由7.59 L·m-2·h-1和9.09%提高至45.69 L·m-2·h-1和42.31%,脱盐率(以电导值计)由10.07%上升至15.27%,Ca2+、Mg2+的截留率分别由19.58%、45.39%上升至34.29%、64.87%;当纳滤膜面流速从0.03 m·s-1提高至0.05 m·s-1时,膜通量和系统回收率分别由10.13 L·m-2·h-1和8%提高至68.35 L·m-2.h-1和46%,脱盐率(以电导值计)由10.02%上升至15.49%,Ca2+、Mg2+的截留率分别由13.24%、45.96%上升至30.61%、61.14%;当纳滤进水温度从5℃升至17℃时,膜通量和系统回收率分别由27.14 L·m-2·h-1和28.56%提高至39.81 L·m-2·h-1和36.18%,脱盐率(以电导值计)由24.04%下降至13.66%,Ca2+、Mg2+的截留率分别由41.29%、70.86%下降至32.64%、62.66%。2)在UF2-NF耦合工艺中,UF2产水浊度95%小于0.1NTU, SDI值95%小于2.5。当纳滤操作压力从0.5升至3.0 MPa时,膜通量和系统回收率分别由13.04 L·m-2·h-1和14.65%提高至58.22 L·m-2·h-1和43.39%,脱盐率(以电导值计)由10.22%上升至19.41%,Ca2+、Mg2+的截留率分别由28.17%、54.27%上升至35.61%、66.80%;当纳滤膜面流速从0.03 m·s-1提高至0.05 m·s-1时,膜通量和系统回收率分别由12.91 L.m-2·h-1和10%提高至75.4 L·m-2·h-1和54%,脱盐率(以电导值计)由10.07%上升至18.37%,Ca2+、Mg2+的截留率分别由23.31%、49.37%上升至32.52%、64.87%;当纳滤进水温度从5℃升至17℃时,膜通量和系统回收率分别由29.05 L·m-2·h-1和30.06%提高至41.67 L·m-2h-1和42.51%,脱盐率(以电导值计)由27.32%下降至15.06%,Ca2+、Mg2+的截留率分别由42.77%、72.35%下降至32.66%、62.94%。3)对比两种超滤-纳滤海水软化系统——UF1-NF和UF2-NF耦合工艺,结果表明,UF2-NF工艺的膜通量、系统回收率和脱盐率以及主要无机离子的截留率均优于UF1-NF工艺,说明UF产水水质明显影响纳滤膜性能,且UF2-NF工艺更适合应用于海水软化工程。4)在UF2-NF工艺长达500 h的长期稳定性考察中,进行隔段的物理参量(操作压力、膜通量、系统回收率),主要无机离子,有机物(DOC、UV254)实现不间断监控,计算和分析。

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基于金属—多酚配位作用的超浸润油水分离膜设计与制备

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作者：成丽娟浙江工业大学

学位级别：硕士

由于全球经济的快速发展,全世界范围内产生的含油废水量日益增加,成为威胁人类生存环境的严峻挑战之一。对含油污水进行有效处理是当今各相关行业急需解决的问题。与传统的含油废水处理技术相比,膜分离技术由于其高效、环保的特点,在油... 详细信息

由于全球经济的快速发展,全世界范围内产生的含油废水量日益增加,成为威胁人类生存环境的严峻挑战之一。对含油污水进行有效处理是当今各相关行业急需解决的问题。与传统的含油废水处理技术相比,膜分离技术由于其高效、环保的特点,在油水分离领域引起了人们的广泛关注,然而膜污染现象成为限制膜技术进一步发展的瓶颈问题。受自然界中一些超浸润现象的启发,研究者们制备了多种超浸润材料,为用于油水分离的抗污染膜材料设计提供了新方法。本文基于金属-多酚配位作用,结合多酚类物质的多功能性,设计并制备了高通量超浸润油水分离膜,以期为其他功能性膜的设计提供新思路。其主要研究内容和结果概述如下:(1)基于表面涂覆改性方法,通过Fe-TA/PEI作为涂层材料在PVDF微孔膜表面及膜内部原位组装,制备得到PVDF/Fe-TA/PEI膜。一方面富含儿茶酚基团的单宁酸(TA)与铁离子(Fe)配位组装形成金属-多酚涂层(MPN),另一方面聚乙烯亚胺(PEI)与单宁酸共静电组装形成TA/PEI纳米聚集体。随后,在碱性环境下,TA/PEI纳米聚集体交联形成TA/PEI纳米粒子,同时TA与Fe间的结合力进一步增强。通过金属-多酚配位组装化学和多酚-阳离子聚电解质共静电组装的协同作用,改性后的PVDF/Fe-TA/PEI微孔膜具备超亲水-水下超疏油性和优异的水包油乳液分离性能。在0.05 MPa的低压驱动下,该膜的水包油乳液渗透通量可达3397 Lmh(与原始PVDF膜相比提升4倍),截留率高达99%以上。同时所制备的PVDF/Fe-TA/PEI膜还具备良好的抗污染性能和循环稳定性。其通量恢复率高达93.3%,总通量衰减率为42.1%(其中不可逆通量衰减率约占6.7%)。此外,经过多次分离循环测试,PVDF/Fe-TA/PEI膜的通量恢复率仍然维持在较高水平(86%以上)。(2)基于原位矿化改性方法,通过金属-多酚配位作用调控Fe OOH纳米棒(NRs)的原位矿化制备CNT@CS/TA-Fe OOH纳米杂化膜。首先利用壳聚糖(CS)和单宁酸共混改性碳纳米管(CNTs),通过真空辅助自组装制备了CNT@CS/TA膜。随后,Fe在CNT@CS/TA膜上螯合形成多酚-金属(CS/TA-Fe)复合物,得到CNT@CS/TA-Fe膜。最后,CS/TA-Fe复合物为Fe OOH NRs原位矿化提供成核和结合位点,将Fe OOH NRs均匀地嵌入到CNTs组装网络中,制备得到CNT@CS/TA-Fe OOH纳米杂化膜。利用碳纳米管-聚合物共组装和金属-多酚配位诱导原位矿化的方法,可结合CNTs膜的高渗透性以及Fe OOH NRs的亲水性和光降解活性,赋予膜超亲水-水下超疏油性、良好的水包油乳液分离能力和抗污染性能。用于不同水包油乳液分离时,CNT@CS/TA-Fe OOH纳米杂化膜的渗透通量可达2000 Lmh,截留率高于99%,同时通量恢复率高达97%。

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同方学位论文库评论

生物膜—外置式超滤膜生物反应器处理采油废水

引用

作者：刘国强中国海洋大学

学位级别：硕士

胜利油田是我国第二大油田,在我国国民经济和能源战略上占有十分重要的地位。随着原油开采技术的发展和原油产量的提高,采油废水产量也在逐年增加。采油废水处理回注不但可以提高石油采收率,保护油层能量,而且还有利于减少环境污染,实... 详细信息

胜利油田是我国第二大油田,在我国国民经济和能源战略上占有十分重要的地位。随着原油开采技术的发展和原油产量的提高,采油废水产量也在逐年增加。采油废水处理回注不但可以提高石油采收率,保护油层能量,而且还有利于减少环境污染,实现水资源的充分利用。胜利油田很多区块都属于低渗透油藏,对注水水质的要求很严格。注水水质不合格会给油田开发带来严重的后果:清水和矿化度不合格的注入水,由于矿化度不能和地层岩心进行配伍,会引起岩心渗透率下降,从而产生水敏效应或盐敏效应;采油废水回注,虽然矿化度能匹配,但水质不能达标,废水中的原油、悬浮固体、细菌和溶解氧等都会对油田注水开发带来严重的危害。本论文的主要目的在于设计一套适合采油废水特点的废水处理工艺,使处理后采油废水达到低渗透油藏注水A2级标准。研究以胜利油田纯梁采油厂的采油废水为试验对象,通过筛选高效原油降解菌、培养生物膜来启动生物膜反应器,摸索生物膜-外置式超滤膜生物反应器运行参数来处理采油废水。另外,还研究了悬浮固体对天然岩心注水的伤害;考察了地层水、MBR出水和采油废水注天然岩心情况,验证了“沉降-MBR-杀菌”工艺对胜利油田纯梁采油废水处理的有效性和实用性。从多个地方取样,严格控制试验条件,对高效原油降解菌进行筛选和驯化,筛选出了三株高效原油降解菌。经过试验,筛选得到的2株假单胞菌和1株芽孢杆菌除油效果均在90%以上。采用优势菌挂膜培养、驯化生物膜,生物膜培养成熟后,对采油废水中原油、悬浮固体、COD、BOD5等都有很好的处理效果。由于低渗透油藏注入水水质要求很高,经过生物膜处理后的水质虽然含油量指标达到注水要求,但由于水中的大量细菌和一些难降解的无机固体的存在使悬浮固体含量仍不能达到注水要求。通过超滤膜的高效截留作用,使出水水质达到了低渗透油藏注水指标。实验考察了操作压力、温度以及膜污染的清洗等对膜通量的影响,得到系统运行的最适宜参数:水力停留时间(HRT)为10h,溶解氧含量为3-4mg/L,操作压力为0.08MPa,温度为38℃。污染后的膜通过超滤水-稀碱-稀酸-杀菌-超滤水冲洗的方法能使膜通量恢复到初始膜通量的98%以上。

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