三种常用纳米材料对PVDF超滤膜水处理效能的影响

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chaizw
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超滤膜使用过程中最大的限制因素——膜污染,一直未得到根本解决,研究并开发新型抗菌抗污染膜是解决膜污染的重要方法。本课题选择常用纳米材料(ZnO、Ag、TiO2)改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜,通过对超滤膜一些基本性质和抗菌性能的试验测定,研制出具有高性能、高抗污染抗菌能力的超滤膜。  三种常用纳米材料改性PVDF膜性能的影响:(i)纳米ZnO的添加使膜纯水通量提高77.01%,膜接触角减小了12.77%,衰减系数降低了48.84%,PVDF-ZnO超滤膜对牛血清白蛋白(BSA)的截留率均在90%以上;纳米ZnO的添加量为3.0%时,超滤膜对大肠杆菌的抑菌率高达62.9%。(ii)纳米Ag的添加使超滤膜纯水通量提高了14.67%。同时,膜接触角降低了12.88%,衰减系数减小了41.07%;纳米Ag的添加量为0.5%时,膜的抑菌率高达53.3%。然而,PVDF-Ag超滤膜对BSA的截留率效果并不理想。(iii)纳米TiO2的添加使膜纯水通量提高了19.43%,衰减系数减小了87.37%,PVDF-TiO2超滤膜对BSA的截留率保持在90%;纳米TiO2的添加量为2.0%时,超滤膜的抑菌率为47.7%。  三种常用纳米材料改性PVDF膜的最优制备参数分别为ZnO(1.5%)、Ag(0.2%)和TiO2(1.5%)。采用模拟浓度为0.6g/L污染溶液(腐殖酸(HA)、海藻酸钠(SA)、BSA、HA/SA/BSA混合液)对空白对照膜和三种纳米改性膜进行水处理实验,综合分析膜通量恢复率、污染堵塞模型、污染液比阻、浊度以及UV254等参数。研究表明:ZnO改性膜的水处理效果最佳,具体表现为:分别被BSA、SA、HA以及混合液污染,简单纯水清洗后,通量恢复率为90%左右,可逆污染占总污染比例约90%;ZnO改性膜的污染指数降低最显著,与未改性的PVDF膜相比较,膜受SA污染的膜污染指数降低了84.77%;ZnO改性膜对HA和混合液的浊度去除率分别达到98.86%和94.79%,对BSA和SA的UV254去除率分别为85.64%和83.02%。
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