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抗生素应用于生活的多个方面,由于过量和不规范使用,地表水中检测出以四环素类(CTC)为主的抗生素。超滤(UF)技术可用于地表水中污染物的分离和净化,但是存在严重的膜污染问题。通过对UF膜进行亲水改性并与混凝预处理联用,膜污染可以得到有效的缓解。而地表水中常见的腐殖酸(HA)对水体中抗生素的去除有一定影响,二者之间的相互作用机制尚不明确。本文将膜表面涂覆改性应用于混凝-超滤(C-UF)联用工艺中来研究改性层对聚砜(PSf)膜性能的影响。以聚多巴胺(PDA)在弱碱性下可以自聚合至膜表面为辅助,结合氟钛酸铵((NH4)2TiF6)溶液在酸性下可水解出纳米二氧化钛(TiO2)颗粒,将TiO2的亲水基团引入PSf表面,形成双改性层。以聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)和聚氯化铝(PAC)为絮凝剂,建立混凝作用、絮体特性与膜污染之间的关系模型,分析了不同混凝体系及改性pH对C-UF联用工艺性能的影响机制,明确了改性前后PSf膜的亲水性能和抗污染性能的差异。另外,选择HA及HA-CTC进行C-UF处理,研究了 HA的存在对CTC去除的作用,明确了HA与抗生素之间相互作用的应用前景。本文的主要研究内容及研究结论如下:(1)PAC与PDMDAAC的不同混凝体系研究:本文选择PAC与PDMDAAC复配投加和生成复合絮凝剂PAC-PDMDAAC的两种混凝体系。研究发现PDMDAAC在PAC/PDMDAAC混凝体系中具有更稳定的支链结构和高表面电荷密度,充分发挥电中和及吸附架桥等作用,该体系显示出更优异的混凝效率。(2)不同改性pH条件下的膜性能研究:表征结果显示出改性PSf超滤膜的亲水性显著增强,PDA与TiO2之间通过配位作用形成结合紧密的改性层。在酸性条件下,随着(NH4)2TiF6溶液pH值的增加,更多的纳米TiO2颗粒吸附在PDA表面,将亲水基团成功引入膜表面。在pH=5时,PDA/TiO2改性膜的性能最佳,改性层表面形成一层亲水层,阻碍污染物在膜表面吸附,水通量恢复率可高达90%,明显的减轻了膜污染。(3)在C-UF联用中,HA与CTC之间相互作用机制的研究:HA与CTC之间存在氢键或π-π堆积等相互作用而凝聚,促使复合污染物粒度增大、Zeta电位升高。HA的存在有效的提升了 C-UF联用处理CTC的去除效率。选用PAC/PDMDAAC体系处理HA、CTC及HA-CTC模拟水样,结果表明HA-CTC复合污染物与絮凝剂之间活性位点增加,与处理单一水样相比,HA与CTC的去除效率更高。HA与CTC之间的凝聚,促使混凝出水中残留的小分子有机物减少,减轻了膜孔堵塞。(4)不同原水pH对C-UF联用工艺处理HA-CTC水样的效能研究:选择pH 5、7、9为代表,结果表明絮凝剂在原水的不同pH值下发挥不同的混凝作用。中性和偏酸性条件下,PAC/PDMDAAC体系主要发挥电中和作用,伴随架桥和网捕卷扫作用,形成的絮体较大且疏松。并且疏松的絮体具有较多的接触表面,可以吸附更多小絮体。结合絮体特性,中性条件下,大而松散的絮体在PSf膜表面形成疏松多孔的滤饼层,增加了水分子的通过;絮体具有较高的恢复性,进一步吸附水体中小分子物质,阻碍了膜孔堵塞。因此,在中性条件下有机物的去除效率最高,膜污染最轻。