论文部分内容阅读
为了探讨不同离子条件下牛血清蛋白(BSA)对聚偏氟乙烯超滤膜(PVDF)污染的影响特征,本文通过与旋转涂膜机相连的真空泵吸附机理研制了表面均匀涂覆PVDF超滤膜的金芯片,使用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)结合自制的聚偏氟乙烯(PVDF)芯片,考察不同离子条件下牛血清蛋白(BSA)在PVDF膜面的吸附、解吸行为以及吸附层结构特征,解析不同离子对超滤膜蛋白质污染的影响机理;并通过物理粘附法结合实验室探针制备装置制备了典型膜污染物羧基官能团胶体探针,结合原子力显微镜(AFM)利用羧基官能团探针,测定相应离子条件下与膜污染行为相关的微观作用力大小,并且综合膜污染及膜性能恢复试验,研究不同种类清洗剂对有机物污染膜的清洗效果及清洗机理。主要研究结论如下:(1)针对不同离子强度Na Cl对BSA污染超滤膜的影响,BSA在PVDF表面的累计吸附量及膜通量衰减速率先是随离子强度的而增大而增大;然而,当离子强度继续增大到10及100 m M时,水合排斥力的急剧增大掩盖了静电排斥力的变化,导致PVDF表面BSA的吸附量及膜污染速率随离子强度大幅度减缓。在不同的离子强度条件下PVDF超滤膜表面BSA吸附层结构特征存在明显差异。低离子强度条件下,膜面形成刚性密实的BSA污染层,高离子条件下形成松散柔软的污染层。(2)不同离子浓度的Na Cl盐溶液作用下PVDF表面的BSA吸附层结构特征存在明显差异。低离子强度的盐溶液对BSA污染层几乎不产生影响,高离子强度下,大量的Na+紧密结合水分子进入BSA分子内部,破坏吸附层结构,进而PVDF膜面形成的BSA污染层变的松散柔软,从而易于清洗。低离子条件下,膜通量恢复率很小,但在高离子强度条件下膜通量恢复率大幅度增加,该研究结果对利用水中离子强度调控减缓膜污染提供了一定的依据。(3)针对不同种类清洗剂对于BSA污染膜的清洗,Na Cl盐溶液清洗效果相比Na OH,HCl比较好;有机清洗剂SDS虽然清洗效果基本和Na Cl一致,但在清洗的同时会引入高碳物质使得溶液TOC升高。此外,海水水体中本身就含有大量Na Cl,同时海水淡化中有大量浓盐水产生,可以直接用来清洗,就地取材,节约成本。因此,Na Cl更具有可行性。