pvdf超滤膜低温等离子体改性及其在mbr中的耐污染性能研究

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2、￣ｆｒ职称博±生指导教师姓名：教授：＾学科口类：王学学科专化：环境王程论义据巧日期：２０１５年９月论文答辩日期２０１５年１２月１６曰：疆员会主赔；露ＩＩ？＂信Ｍｖ媒Ｖ：强廢起Ｖ皆独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研。究成果，也不包含获得兰州巧通大學或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论

3、文作者签名：签字日期；义口月／３日学位论文版权使用授权书兰本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权州巧通大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部ｎ或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）、，音学葦位论文作者签名：导师签名：签了字日期：兴化年＾月／戸日签字日期；年Ａ？月／庐日博士学位论文PVDF超滤膜低温等离子体改性及其在MBR中的耐污染性能研究Studyo

4、nModificationofPVDFUltrafiltrationMembraneTreatedwithLowTemperaturePlasmaandItsAntifoulingPerformanceinMBR作者姓名：杨庆学科、专业：环境工程研究方向：水处理技术与应用学号：0105013指导教师：常青教授完成日期：2015年12月兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学博士学位论文摘要超滤膜分离技术因具有高效、精密、简便、节能等特点而受到广泛重视和应用。膜生物反应器（MBR）利用超滤膜装置替代二沉池，不但可高效进

5、行泥水分离，而且提高了生物反应器处理效率和效果，是一种高效污水处理技术。聚偏氟乙烯（PVDF）膜材料因具有力学性能优良、化学性能稳定、耐酸碱腐蚀、制备简单、成本低廉而倍受关注。但因其较强的疏水性，在MBR中易发生膜污染，造成膜通量下降、膜清洗频繁、能耗增加等问题，制约了PVDF膜在MBR中的应用。因此，膜污染防治与控制成为MBR良好运行的关键问题。其中对膜材料进行改性是提高膜通量、降低膜污染的重要方法。本研究采用5种低温等离子体改性方法对PVDF中空纤维超滤膜进行改性。研究了改性膜通量、表面形态及化学组成、力学性能的变化；探索了PVDF中空纤维膜接触

6、角及膜面、膜孔Zeta电位同步测试方法；考察了不同改性膜和原膜在MBR中的耐污染性能，分析其污染模型，解析污染阻力构成，结合膜物理化学表征结果，明晰了改性膜性质变化对膜污染发生的影响规律，探究低温等离子体改性对膜耐污染性能提高的作用与机理；验证了最优改性膜在实际工程应用条件下的性能表现。分别采用单独氮等离子处理（PT），氮等离子体引发丙烯酸气相接枝（PIGGP），氮等离子体引发丙烯酸液相接枝（PIGLP），丙烯酸单一等离子体化学聚合沉积（SPCVD），丙烯酸、氮气混合等离子体化学聚合沉积（MPCVD）对PVDF中空纤维超滤膜进行改性，并对改性膜膜固有

7、阻力、表面形态、化学组成、膜孔径及力学性能进行分析研究。结果表明：5种等离子体改性后的PVDF膜通量及对应的膜固有阻力变化率均有所增加，但随时间表现出不同变化规律。PT、SPCVD改性膜先上升后下降，其他改性方法基本呈缓慢上升趋势，到20天时所有改性膜基本达到稳定状态。最终，不同等离子体改性膜膜平均固有阻力变化率排序为：MPCVD＞PT＞PIGLP＞PIGGP＞SPCVD。X射线能谱（EDS）和傅里叶红外光谱-衰减全反射（FTIR-ATR）分析结果都证实等离子体改性后膜表面化学组成和结构发生了变化，膜表面产生了羧酸、酰胺及羟基等官能团，而碳氮元素比（

8、C/N）、碳氧元素比（C/O）较原膜相比都有所下降，其中C/O下降更为显著。扫描电镜（SEM）检测显示改性后