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三价铁盐与铝盐对PVDF超滤膜典型溶解性有机物污染行为的影响研究

三价铁盐与铝盐对PVDF超滤膜典型溶解性有机物污染行为的影响研究

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作者：吴公政西安建筑科技大学

学位级别：硕士

为了探明三价铁盐和铝盐对典型有机物超滤膜污染行为的影响机理,本研究针对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,选用腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)及海藻酸钠(SA)代表废水中普遍存在的腐殖类、蛋白类及多糖类有机物污染物,系统考察了不同Fe Cl或Al C... 详细信息

为了探明三价铁盐和铝盐对典型有机物超滤膜污染行为的影响机理,本研究针对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,选用腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)及海藻酸钠(SA)代表废水中普遍存在的腐殖类、蛋白类及多糖类有机物污染物,系统考察了不同Fe Cl或Al Cl投加量条件下,典型有机物对PVDF超滤膜的污染行为。最终得出以下结论:(1)三价铁盐与铝盐对有机物超滤膜污染的影响行为并不相同:针对污染物BSA,未投加Fe Cl或Al Cl时,BSA去除率及2 h的过滤时间内膜通量衰减率分别为89.5%,64%,当投加Fe Cl或Al Cl后,BSA去除率分别增大到96.1%,96.5%,但是投加Fe Cl后膜面形成了松散的污染层,伴随着膜通量衰减率减小到53%,而投加Al Cl后膜面形成了密实的污染层,伴随着膜通量衰减率增大到83%以上。显然Fe Cl可以减缓BSA的膜污染,而Al Cl可以加剧BSA的膜污染。针对污染物SA,相似的情况,虽然Fe Cl和Al Cl皆可以减轻膜污染,但与Al Cl相比,Fe Cl更易在膜面形成疏松的污染层,能大幅度减缓膜污染。(2)三价铁盐与铝盐投加量是控制膜污染行为的关键因素之一:针对Fe Cl,无论是疏水性HA,还是两性BSA及亲水的SA,在低Fe Cl投加量范围内,会增大膜面污染层的致密性,相应膜污染会随着Fe Cl投加量的增大而加剧,相反,当Fe Cl投加量达到一定值后,膜面会形成松散的污染层,相应膜污染开始明显减缓。与Fe Cl类似,Al Cl投加量分别增大到0.02m M和0.05m M时,HA和SA污染膜通量衰减率分别增大为60%,70%;但是当Al Cl投加量继续分别增大到0.05m M和0.07m M,HA和SA污染膜通量衰减率皆开始减小。这主要是因为Fe Cl或Al Cl投加量较小时形成较多小絮体,在膜面形成较密实的污染层及易引起堵塞膜孔,导致膜污染加重;随着Fe Cl或Al Cl投加量增大,更易形成大的絮体,在膜面形成松散污染层,伴随膜污染的减轻。(3)此外,三价铁盐及铝盐对膜污染行为的影响与有机污染物性质密切相关:例如,在相同的Fe Cl投加量下,BSA污染膜面形成致密的污染层,膜污染加剧;相反疏水性HA污染膜面形成更为松散的污染层,相应膜污染也减缓。同样,在相同的Al Cl投加量条件下,相比于疏水性的HA,亲水性SA更容易在膜面形成致密污染层,对应膜污染较HA严重。这可能是因为不同污染物表面官能团、带电性及分子结构等物化性能不同,导致其与三价离子的络合能力不同,伴随着不同的膜污染行为。

关键词：膜污染三价金属盐典型有机物污染层结构特征

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