二元电位组合动态膜脱色性能的研究

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随着我国化纤、纺织等工业的迅速发展,印染行业已经成为工业废水的排放大户。印染废水经生化处理后,其二沉池出水虽然能满足COD达标排放标准,但对色度的去除效果不理想,不能实现工业废水的回用,因此开发出低成本、高效率的印染废水脱色技术具有实际意义。   染料废水脱色通常需要用超滤膜组件,而动态膜仅需要采用微滤膜组件,故成本低,并且通量大,成膜材料选择范围宽。由于许多无机或有机粒子表面带有电荷,并具有不同的等电点,在某一pH下,两种不同材料的粒子可能带有不同的电荷,因此通过改变成膜液的pH可以改变膜胶粒的电位及电位差,从而改变粒子间的组态,本文的目的是要通过电位的组合研究其对动态膜的性能的影响。   本文的研究重点为二元电位组合动态膜成膜材料的制备及成膜后的应用、清洗再生。研究结果简述如下:   (1)使用JS94H型微电泳仪测定成膜材料ζ电位,得出水合氧化铁、氢氧化铝、壳聚糖和明胶的等电点分别是5.4、8.8、5.4和8.7。为了使二元电位组合膜材料在不同pH下出现电性相同或相反的状态,根据成膜材料的等电点对其进行二元电位组合,并制备动态膜。   (2)使用二元电位组合材料FeO(OH)-Al(OH)3、FeO(OH)-亮聚糖、FeO(OH)-明胶和壳聚糖-明胶制备动态膜,并对直接大红和甲基红模拟废水进行脱色实验,发现脱色率高于用单一成膜液制备的动态膜。   (3)相比于价格昂贵的水合氧化锆动态膜,低成本FeO(OH)和壳聚糖制备的动态膜在脱色方面表现出的性能优于水合氧化锆动态膜,而两者在通透性方面大致相当。   (4)实验表明:成膜液浓度、错流流速和跨膜压差都影响了动态膜的性能。当跨膜压差大于0.1 MPa时都可在基质膜上制备动态膜,且低浓度、低流速时制备的动态膜脱色应用时通量较低,脱色率较高。   (5)当二元电位组合成膜液膜胶粒同时带正电时制备的动态膜脱色应用时通量最大;带相反电荷时,脱色率最高;而在负电荷条件下脱色率和膜通量都较低。   (6)当膜胶粒带同种电荷时,随着△ζ的增大,膜通量增大脱色率下降;当膜胶粒带相反电荷时,随着△ζ的增大,膜通量减小脱色率增加。   (7)FeO(OH)-壳聚糖最适宜作为成膜液制备动态膜,当CFV=3 m/s,△P=0.3 MPa,并且膜胶粒带相反电荷且电位差大的时候(实验pH=6,△ζ=0.9685),膜通量35.6 L/(m2·h),脱色率99.9%.获得较好的脱色率且维持较大的膜通量。   (8)FeO(OH)-壳聚糖动态膜清洗方便,化学清洗和物理清洗后,基质膜的膜通量接近完全恢复,其中以0.015 mol/l H2SO4清洗液浸泡膜组件12小时通量能恢复到基质膜初始通量的97%,机械清洗后也可恢复到基质膜初始通量的89%。重新生成的动态膜各项性能也完全恢复,解决了固定膜清洗复杂、效果较差的问题。
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