论文部分内容阅读
纳滤膜分离技术应用于中水回用成为研究的热点,尤其是在环境微污染水的处理工艺中。但是目前关于环境微污染有机物在纳滤膜的分离过程尚未形成明确机理。国内外关于苯胺类化合物水溶性微量有机物在纳滤膜过滤过程中的分离机理很少有相关的研究报道。因此,本文着重于微量苯胺类化合物的纳滤分离机理的研究,为优化纳滤膜的微污染有机物的分离工艺提供数据支持。膜对有机污染物的吸附性与不可逆污染具有正相关性,因此,本文通过静态吸附装置,分析了苯胺类化合物在纳滤膜中的单面等温吸附机理。实验采用错流过滤方式,确定了纳滤膜的最优操作条件、基本性能参数及主要影响因素；通过流动电位微型装置研究纳滤膜被苯胺类化合物污染前后膜表面的流动电位、Zeta电位变化趋势,傅里叶红外光谱(FTIR)、接触角仪、扫描电镜(SEM)测定纳滤膜污染前后膜表面官能团、接触角及形貌特征来分析苯胺类有机物对纳滤膜的污染特征；通过过滤实验数据进行非平衡热力学基础过滤模型拟合和Spiegler-Kedem (S-K)及空间位阻联合模型验证,分析微污染有机物的纳滤膜分离机理。本文得到以下主要结果：(1)三种纳滤膜对苯胺类化合物中的吸附符合Freundlich等温吸附模型,以多层吸附为主。经过SPSS相关性分析得出,膜参数与溶质吸附量无关；溶液辛醇系数与溶质吸附量显著相关,并且溶质亲水性作用大于膜表面亲水性。(2)溶液膜通量随着操作压力、流速均增大而增大；溶液截留率则随着操作压力的增大先上升后下降,随着流速增大而减小；膜的筛分效应明显；溶质的辛醇系数、解离常数是影响膜通量和截留率的主要因素。(3)在错流过滤实验中膜表面吸附效果微弱,实际工艺中可以忽略不计。溶液膜通量主要受溶质的亲水性作用和截留分子量的筛分效应共同作用；截留率主要受膜表面亲水性作用和截留分子量的筛分效应共同作用。溶质解离常数越大,膜表面的荷电性能越大。(4)三种纳滤膜表面均为负电荷。流动电位绝对值大小和操作压力均成正比,Zeta电位则成反比。电解质溶液的截留率与NFX膜表面的荷电性能成正比。NFX膜表面的荷电性能不受苯胺类化合物污染的影响。(5)利用非平衡热力学基础模型计算所得出的溶质渗透率和截留系数数值偏小,并不能适用于微量苯胺类化合物的截留机理。利用S-K模型所得出的溶质参数与实验现象相吻合。