基于污水回用的PVDF/丝瓜络超滤膜亲水化抗污染改性研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:nmjhurfdv
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当前以聚偏氟乙烯(PVDF)为主体材料的超滤膜在水处理行业中应用较为广泛,但因其使用过程中容易受到污染而限制了其推广应用。改善PVDF膜的亲水性是公认的降低膜污染的有效途径。丝瓜络作为可再生绿色资源,对油污具有优良抗污染性。本研究选用氯化锂/二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)作为溶剂,设计正交实验确定丝瓜络的最佳溶解条件;分别控制铸膜液中丝瓜络纤维含量、聚乙烯醇(PVA)含量、聚乙二醇(PEG)含量及PVDF含量,进行PVDF/丝瓜络亲水化超滤膜抗污染改性研究;并通过以典型污染物及城市污水二级处理水为处理对象的膜滤试验,考察了所制备膜的抗污染性能。主要研究结果如下:(1)本研究所处试验条件下,丝瓜络溶解的最佳条件为:LiCl浓度6%,常温搅拌时间10h,加热时间2h,加热温度80℃。(2)采用共混的方式制备PVDF/丝瓜络超滤膜,研究结果表明:丝瓜络纤维的加入对膜孔隙率影响较小,但会明显改变膜的表面结构和内部孔状结构,同时可以提高膜的亲水性能;随着丝瓜络含量由0.0%增大至2.0%时,当PVDF含量为14%时,膜通量由58.7L/m2h提高至182.6L/m2h;PVDF含量为16%时,膜通量由75L/m2h提高至257.7L/m2h;所有膜的截留率都维持在92%以上。通过对牛血清蛋白(BSA)的污染试验得出,丝瓜络纤维的加入可以显著提高膜的抗污染性能,当PVDF含量为16%,丝瓜络纤维含量为1.2%时,膜的通量恢复率最高,由未添加时的49.85%提高到94.19%。(3)通过共混—交联的方式,在铸膜液中引入不同含量及不同聚合度的PVA,进一步提高PVDF/丝瓜络超滤膜的亲水性。接触角测定显示PVA可以显著提高膜的亲水性,PVA聚合度越低对膜亲水化改性效果越高,在PVDF:PVA为4:1时,添加PVA2488、PVA1788、PVA0588的膜接触角分别为93.4°、66.5°、28.8°;BSA溶液膜污染试验表明:PVDF:PVA为4:1时膜的通量恢复率高于PVDF:PVA为8:1时膜的通量恢复率。综合膜性质及性能参数指标,选择PVA1788且PVDF:PVA为4:1时,共混改性膜能达到较好的效果。(4)通过控制铸膜液中致孔剂PEG的含量,进行了亲水化改性膜形貌结构的调控研究。扫描电镜(SEM)图片显示PEG致孔效果明显,随着含量的增大,膜表面小孔明显增多,断面支撑结构孔径变大,上层结构变薄;且PEG含量的增加使得膜通量先增加后减少,膜截留率也呈现先增加后减少变化趋势,当PEG添加量为2%时,膜既有较高的通量,同时截留率也是最高的;BSA膜污染试验发现,PVDF含量14%,PEG含量2%时,膜的抗污染性最好。(5)分别从亲水性和形貌结构两个方面考察了高分子亲水化改进膜的通量衰减特征。采用不同超滤膜过滤模拟废水过程中,发现相比于原水污染物中的疏水性成分,亲水性成分更容易造成膜污染;采用超滤膜过滤污水厂生物处理二级出水,膜通量下降迅速,污染情况较模拟废水严重。
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