论文部分内容阅读
正渗透是新兴的膜分离技术,具有只需要较低的压力、低能耗和低膜污染趋势的特点,在海水淡化和污水处理具有较大的应用潜能。本文采用三醋酸纤维素(CTA)为材料制备了正渗透膜,并且以氧化石墨烯(GO)为改性剂,对CTA膜进行亲水性改性,探讨了其对膜结构和性能的影响。并对制备的膜进行了脱盐及污水浓缩性能试验。本文首先讨论了制备CTA正渗透膜的最佳工艺条件,通过考察了 CTA的含量、刮膜环境湿度、支撑层目数和凝固浴温度对膜性能的影响,并确定了最佳的制膜工艺。最佳工艺是:CTA8wt%;聚酯筛网目数,200目;挥发时间,30s;环境湿度,70%;凝固浴温度,30℃。测得纯水通量为15.0L/m2.h左右,截留率为96%左右。对其进行SEM表征,发现膜具有典型的非对称结构,由致密的皮层、指状结构组成。合成了 GO,并对其进行了表征发现:GO中含有羟基、羧基和羰基含氧官能团,呈层状结构。本文研究将GO作为改性剂共混到铸膜液中,但由于GO的亲水性,增加聚合物和溶剂之间的热力学不相容性和团聚性。本研究进一步采用N-N-二甲基乙酰胺(DMAC)为GO的分散剂,提高铸膜液的相容性和避免GO在铸膜液团聚。DMAC含量是40wt%时,GO共混铸膜液的相容性最佳。采用的共混改性的方法将GO加入到CTA正渗透膜中,考察了其含量对膜结构、接触角和渗透性能的影响。得出:当GO含量为0.15%时制备的膜性能最佳;其制备的膜接触角最小,亲水性最好;改性膜具有更多的孔状结构,且有部分大孔形成;相比于空白膜片机械性能也得到明显的提高;测得膜水通量为25.2 L/m2.h左右,截留率为96%左右。GO改性的膜具有最低的BSA吸附量;GO改性膜水通量衰减率和恢复率高于未改性膜。最后制备的正渗透膜进行模拟海水淡化及污水浓缩性能试验。其中以不同含量的葡萄糖(单糖)、蔗糖和果糖(双糖)为汲取液,0.5M氯化钠配置的水溶液为海水,进行模拟海水淡化实验;并以学校附近的河流中的污水作为原料液进行污水浓缩试验。实验表明:果糖作为汲取液可获得稳定且比较大的通量,通量达到24.4L/m2.h左右,截留率为96%左右,更适合作为脱盐的汲取液;在污水浓缩试验中:改性膜水通量下降趋势较慢,对TOC、NH3-N和总磷的截留率分别为88.9%、80.9%和65.8%,膜污染主要来自表面疏松的滤饼层。