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以聚砜(PS)中空纤维超滤膜为基膜,哌嗪(PIP)、间苯二胺(MPD)为水相反应单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相反应单体,通过界面聚合法在中空纤维超滤基膜内表面形成超薄复合功能层,制备了两种正渗透膜组件FO-A和FO-B。对正渗透过程进行了初步探究,并将正渗透技术应用于MBR过程,最后研究了正渗透MBR过程中膜的污染及清洗。
本实验将四种常用物质用作汲取液溶质,考察了运行时间、汲取液浓度及原料液浓度对正渗透水通量的影响。实验结果表明,相同浓度的Na2SO4溶液具有较大的渗透压,膜通量最大,而且安全可靠、经济易得,适宜作为正渗透过程的汲取液。然后将正渗透技术应用于MBR过程,形成了一种新技术,即正渗透MBR。比较了不同浓度下的Na2SO4汲取液,两种膜对模拟生活污水的处理效果。实验表明,当Na2SO4汲取液达到饱和浓度1.37mol/L时,FO-A膜的水通量为3.3L·m-2·h-1,FO-B膜的水通量为2.4L·m-2·h-1,两种膜对COD的去除率均在80%以上,对NH3-N和NO3-N的去除率均在65%以上。说明处理污水时,FO-A膜比FO-B膜的水通量大,产水水质几乎无差别,FO-A膜更适宜用于正渗透MBR。
最后对正渗透MBR过程中膜的污染及清洗问题进行了研究。正渗透MBR运行15天后,膜通量和反向盐渗透量能够保持在一个较稳定的水平上,说明正渗透MBR过程是一个低污染的过程。通过场发射扫描电镜(SEM)对污染膜及清洗膜表面进行了结构表征,并与新膜进行了比较。由SEM照片可知,膜组件运行30天后,膜丝受到了轻微污染,实验运行80天,膜表面变得较粗糙,粘附了较多的污染物;实验采用了不同清洗方法对运行80天后的污染膜进行了清洗,膜通量恢复至新膜的110%。由电镜分析可知,清洗膜表面平整光滑,清洁干净,表明膜表面的污染物几乎全部被洗掉,清洗效果良好。