论文部分内容阅读
膜分离在目前水处理领域的应用越来越广泛,而“膜污染”作为其应用过程中所面临的最主要的问题,如何控制膜污染,提高膜抗污染能力成为目前研究学者最为关注的研究方向。聚偏氟乙烯(PVDF)因其自身相对较高物理特征以及良好的化学稳定性而成为目前最为常用的制膜材料。然而,PVDF表面能不高,表现出较为明显的憎水性,从而造成PVDF膜在进行水处理时极易被水中污染物质影响,造成膜污染。本试验中在控制聚合物即PVDF在铸膜液中质量分数于8%到18%范围时,所制备的膜的水通量随着PVDF浓度的增大而减小;PVDF浓度在8%~14%之间是截留率则会逐渐提高,在14%~18%时则基本保持稳定,综合考虑水通量及截留率两方面因素后决定添加PVDF质量分数为12%。为达到强化聚偏氟乙烯超滤膜亲水能力的目的,在PVDF超滤膜铸膜液中添加纳米Mg(OH)2共混,来对PVDF超滤膜进行基体改性,通过沉浸凝胶相转化的方法来完成膜的制备过程。并对制备的PVDF/Mg(OH)2复合改性超滤膜的性能及结构方面进行对比分析。经MSC-300型超滤杯对改性后膜的纯水通量及截留率后发现,纳米Mg(OH)2粒子改性后的超滤膜在亲水性及截留率方面都有所改善,在添加纳米Mg(OH)2粒子含量为0.8%所制备的改性膜其水通量提高到333.37 L/(m2?h),较未改性膜提高了126.32%,同时截留率能保持在75.96%,水通量衰减系数由原来的0.53降低到改性后的0.34。润湿角测定仪测定改性后膜润湿角降低到59.31°,表现出明显的亲水性能。膜结构方面,分别采用扫面电子显微镜观测膜的表面及断面孔结构,以及原子力显微镜观测膜表面的粗糙程度。结果发现,制备的PVDF/Mg(OH)2复合改性膜表面孔径相较未改性的PVDF超滤膜有所增大,且改性膜孔数量也有显著增多。通过对膜断面观测发现:改性膜断面近似双层的微网络孔结构。经原子力显微镜(AFM)观测对比后,制备的PVDF/Mg(OH)2复合改性膜其膜表面呈现出更多的凹凸部分,表明改性后膜粗糙程度有了进一步的增强,从而使得改性膜超滤过程中能有更大的过滤面积。这种结构有利于维持较好的截留率的同时增加膜的水通量。然而粒子对膜性能的改善并不存在单一状态的优化,当纳米Mg(OH)2添加量小于0.8%时,其亲水性能都会随着纳米Mg(OH)2含量的增多而提高,但是当纳米Mg(OH)2添加量在0.8%以上时,容易造成纳米粒子之间的团聚,导致制膜时产生大的空穴或者缺陷,膜的截留率也会迅速下降,不具备实用价值。改性超滤膜协同A2/O工艺,探讨改性PVDF超滤膜在实际应用中对水的处理效果及抗污染性能,结果发现,原水在分别经未改性超滤膜和改性后超滤膜处理后出水COD去除率可分别达到37.8%和56.1%,且能明显降低出水浊度,超滤后出水浊度在0.2 NTU左右。改性后超滤膜水通量的衰减明显低于未改性超滤膜,表明PVDF超滤膜在经过纳米Mg(OH)2粒子共混改性后,所制备的改性超滤膜在亲水性及抗污染性等均优于未改性膜。在配合其它水处理工艺时用于生活污水进一步深化处理,为以后超滤膜应用提供了一定的参考价值。