脱氮除磷超滤膜的制备及其性能研究
过多的氮磷排放到自然水体中会引起水体富营养化。膜生物反应器(MBR)具有运行稳定，处理效率高，出水水质好和环境友好等优点，已被广泛地应用于生活污水的处理以及回用中。MBR工艺主要依靠生物作用脱氮除磷，超滤膜仅起到截留污泥等悬浮物的作用，出水中的氮磷浓度较高，不能满足日益严格的出水标准。此外，超滤膜的膜污染问题严重制约了其在水处理方面的推广使用。在此背景下，本文通过引入膜添加剂制备杂化膜，可提高传统超滤膜的脱氮除磷性能以及改善原超滤膜抗污染差的问题，能有效的作为传统超滤膜的替代物。 采用二甲基十二烷基[3-（三甲氧基硅基）丙基]氯化铵分别对沸石和活性炭进行改性，得到季铵化的膜添加剂。膜添加剂的脱氮除磷效果评价结果显示，最佳的季铵化产物为浸渍法制备的活性炭。单因素优化实验表明，二甲基十二烷基[3-（三甲氧基硅基）丙基]氯化铵4g、活性炭5g，合成时间为3h，得到的季铵化活性炭产物最优（记为CQA）。改性后的活性炭具有551.670m2/g的比表面积和0.326cm3/g的孔容。CQA对硝酸盐和磷酸盐的吸附过程可以用Langmuir等温吸附模型进行较好地描述，最大吸附容量分别为14.829mg/g和8.442mg/g。在pH为4-9时，CQA能对溶液中的硝酸盐和磷酸盐达到较好的同时去除。通过10％氯化钠溶液再生6次后的CQA对氮磷仍具有较好的去除能力。 CQA通过共混的方式引入PVDF膜中，制备一种新型季铵化活性炭-PVDF杂化膜。改性后的杂化膜为PVDF膜的α相晶体，杂化膜表面出现了季铵盐的基团，使膜表面的亲水性得到了明显的提高。随着CQA的投加量增大，杂化膜表面的孔直径和粗糙度也随之增大。经过通量实验知杂化膜的膜通量仍处于超滤范围。2CQA-PVDF杂化膜的同步脱氮除磷超滤实验结果证明，该膜能够实现对水中氮磷的深度处理。吸附氮磷后的2CQA-PVDF杂化膜能够利用0.1mol/L的氯化钠溶液的进行再生，再生后的杂化膜仍能继续实现同步脱氮除磷的功能。杂化膜的水通量恢复率FRR和可逆污染率明显提高，说明杂化膜的抗污染性能明显增强。而且该膜对大肠杆菌也有明显的抑制效果，能有效的改善膜表面细菌黏附的情况。杂化膜是通过膜上存在的季铵基团与硝酸盐和磷酸盐进行离子交换，从而达到去除溶液中氮磷的目的。
超滤杂化膜;制备工艺;抗污染性能;脱氮除磷性能
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
王虹
2018
中文
TB383
91
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）