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随着纺织业的快速发展,在生产过程中会产生大量的染料废水,如果未经适当处理排放到自然水体中,会对环境和人类造成很大危害。膜分离工艺具有分离条件温和、工艺简单及分离过程中没有相变发生等优点受到人们重视。常规的膜分离是基于孔径筛分的原理,只能截留比其孔径大或孔径相似的组分。本研究制备了荷电改性超滤膜,依靠荷电超滤膜与小分子带电染料的静电作用力,实现对阴离子染料刚果红(C R)的截留和浓缩;并结合胶团强化超滤技术,通过胶团对阳离子染料亚甲基蓝(MB)的增溶作用,实现了对M B的去除。主要研究结果如下:
1.以 PVDF为基体聚合物, DM Ac为溶剂,通过臭氧活化,偶氮二异丁腈(AI BN)引发,制备了聚偏氟乙烯接枝丙烯酸共聚物(P VDF-g-PAA),当P VDF与丙烯酸的投料比为1:6时得到最大羧基取代度为12.4%。采用浸没沉淀相转化法制备了不同荷电量以及不同孔径的 PVDF-g-PAA与 PVDF系列共混荷电改性超滤膜,考察了荷电超滤膜的膜结构参数、界面性质、微观形貌、荷电性能。实验结果表明,在共混膜中随着PVDF-g-PAA的添加量的增加,共混膜的孔径增大、孔隙率增加,纯水通量增大,亲水性能提高,离子交换容量增加;断面由死端小孔变为廓型大孔,海绵支撑层疏松且分布着大量疏松小孔;流动电位ΔE及Zeta电位显示均为负值,并且随着溶液pH增大,Zeta电位绝对值增大。
2.选取阳离子染料亚甲基蓝( M B)、阴离子染料刚果红(C R)作为不同类型荷电染料的典型代表物。静态吸附实验表明,荷电超滤膜对MB有较好吸附效果,最大吸附量达到10.06mg/g,对CR基本没有吸附。溶液的pH和离子强度影响MB的吸附量,这是由于荷电超滤膜与M B之间的静电力变化导致。截留实验表明,荷负电膜对MB在前50 min可实现截留,是由于荷电超滤膜对M B的静电吸附作用,但是吸附达到饱和后,截留率随之下降;而荷负电膜对CR可以保持96%左右的截留率,并且起到浓缩作用。溶液的离子强度对荷电超滤膜有电荷屏蔽作用,导致两者的静电斥力减弱,CR截留率下降;相比膜孔径,荷电超滤膜的荷电量对CR的截留率影响比较大。
3.引入胶团强化超滤技术,利用十二烷基磺酸钠(SDS)形成的胶团对染料的增溶作用,结合荷电超滤膜的截留作用处理 MB废水。当原液中 MB的浓度10mg/L、SDS的浓度8 mmo l/L时,料液中M B浓缩倍数最高,SDS的用量最少,截留率最高;溶液中的NaCl可以降低SDS胶团的临界胶束浓度,增加对MB的增溶能力,但同时会对荷电超滤膜有静电屏蔽作用,导致MB和SDS的截留率下降。
1.以 PVDF为基体聚合物, DM Ac为溶剂,通过臭氧活化,偶氮二异丁腈(AI BN)引发,制备了聚偏氟乙烯接枝丙烯酸共聚物(P VDF-g-PAA),当P VDF与丙烯酸的投料比为1:6时得到最大羧基取代度为12.4%。采用浸没沉淀相转化法制备了不同荷电量以及不同孔径的 PVDF-g-PAA与 PVDF系列共混荷电改性超滤膜,考察了荷电超滤膜的膜结构参数、界面性质、微观形貌、荷电性能。实验结果表明,在共混膜中随着PVDF-g-PAA的添加量的增加,共混膜的孔径增大、孔隙率增加,纯水通量增大,亲水性能提高,离子交换容量增加;断面由死端小孔变为廓型大孔,海绵支撑层疏松且分布着大量疏松小孔;流动电位ΔE及Zeta电位显示均为负值,并且随着溶液pH增大,Zeta电位绝对值增大。
2.选取阳离子染料亚甲基蓝( M B)、阴离子染料刚果红(C R)作为不同类型荷电染料的典型代表物。静态吸附实验表明,荷电超滤膜对MB有较好吸附效果,最大吸附量达到10.06mg/g,对CR基本没有吸附。溶液的pH和离子强度影响MB的吸附量,这是由于荷电超滤膜与M B之间的静电力变化导致。截留实验表明,荷负电膜对MB在前50 min可实现截留,是由于荷电超滤膜对M B的静电吸附作用,但是吸附达到饱和后,截留率随之下降;而荷负电膜对CR可以保持96%左右的截留率,并且起到浓缩作用。溶液的离子强度对荷电超滤膜有电荷屏蔽作用,导致两者的静电斥力减弱,CR截留率下降;相比膜孔径,荷电超滤膜的荷电量对CR的截留率影响比较大。
3.引入胶团强化超滤技术,利用十二烷基磺酸钠(SDS)形成的胶团对染料的增溶作用,结合荷电超滤膜的截留作用处理 MB废水。当原液中 MB的浓度10mg/L、SDS的浓度8 mmo l/L时,料液中M B浓缩倍数最高,SDS的用量最少,截留率最高;溶液中的NaCl可以降低SDS胶团的临界胶束浓度,增加对MB的增溶能力,但同时会对荷电超滤膜有静电屏蔽作用,导致MB和SDS的截留率下降。