【摘 要】
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针对工业生产中排放量大,并对自然环境产生严重污染问题的高盐有机废水,在排放前进行盐类和有机污染物的处理至关重要。正渗透-膜蒸馏（FO-MD）耦合技术作为一种新型膜分离水处理技术,具有出水水质好、能源消耗低、资源可回收利用等优点,在废水处理领域有着广阔的应用前景。然而,正渗透和膜蒸馏过程主要存在盐累积和膜污染问题,会导致运行过程中的水通量持续下降,处理效率降低。因此,本文首先探究了如何制备出高性能的
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（编号:4207731）
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针对工业生产中排放量大,并对自然环境产生严重污染问题的高盐有机废水,在排放前进行盐类和有机污染物的处理至关重要。正渗透-膜蒸馏（FO-MD）耦合技术作为一种新型膜分离水处理技术,具有出水水质好、能源消耗低、资源可回收利用等优点,在废水处理领域有着广阔的应用前景。然而,正渗透和膜蒸馏过程主要存在盐累积和膜污染问题,会导致运行过程中的水通量持续下降,处理效率降低。因此,本文首先探究了如何制备出高性能的正渗透膜;然后,将该膜应用在FO-MD耦合工艺中,并探究了溶液流速、汲取液浓度和汲取液温度等运行参数对两种工艺水通量产生的影响,确定出最优运行参数;最后研制出基于FO-MD耦合工艺,且由光能驱动的新型水处理装备,并对该装备在最优参数条件下处理高盐有机废水的性能进行了研究。主要成果如下:（1）通过相转化法成功制备出聚丙烯腈（PAN）多孔正渗透初始膜及碱处理改性膜,之后应用多种表征和测试手段来对两种膜的形貌及理化性质进行研究。研究发现,改性膜比初始膜的亲水性更强,盐截留性能更强,但水渗透能力更弱。此外,相较于商业的醋酸纤维膜（CTA）,两种多孔膜均表现出优异的盐累积减缓效果和抗污染能力。（2）针对处理高盐有机废水的FO-MD过程,开展了单因素梯度实验,探讨溶液流速、汲取液浓度和汲取液温度的变化对两种过程水通量的影响,研究发现:正渗透过程水通量随着汲取液浓度、温度和流速的增大都有一定程度的增大,其中汲取液浓度对水通量的影响最大;膜蒸馏过程水通量随着汲取液温度和流速的增大而增大,但却随着汲取液浓度增大呈现出下降的趋势。此外,本研究综合分析了水通量变化曲线图,确定出最优运行参数。（3）通过将光热光电技术与FO-MD耦合技术相结合,制备出光能驱动的新型膜分离水处理装备,并基于确定出的最优运行参数,对高盐有机废水进行持续处理实验。研究发现正渗透和膜蒸馏过程中的水通量会随时间发生变化,但最终在7小时左右达到通量平衡,平衡时的水通量在16.6 L/（m2·h）左右,FO-MD耦合过程有效地隔绝了进料液中的无机盐和有机物,产生的蒸馏水可直接通过中水系统进行循环使用。此外,通过对处理过程中产生的水量和消耗的能量进行平衡测算,发现该水处理装备能在运行过程中保持供需平衡。综上所述,实验结果不仅为FO-MD耦合技术处理高盐有机废水的工业化发展提供了重要的理论基础,基于该技术研发的新型膜分离水处理装备也被证明为是一种可以高效处理高盐有机废水的有效途径。
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