超滤膜界面性质和溶液环境对海藻酸钠膜污染行为的影响

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1、分类号___________学号1203841346壶要遗疚新铽太嗲学位论文超滤膜界面性廣和溶液环堍对海蔆酸钠膜污染行为的彩响作者fe#男指导教师姓名孟晓荣教授申请学位级别—租硕士_专业名称环堍工翟论文提交日期_2015.06论文答辩日期2015.06学位授予单位西安建筑科技大学答辩委员会主席_杰俊发评阅人王旭系名使发本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中己经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位己申请学位或为其它用途使用过的

2、成果。与我一同工作的同志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：$卜4曰期：加口、u关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。(保密的论文在论文解密后应遵守此规定）论文作者签名指导教师签名日期：本人授权中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息

3、研究所等单位将本学位论文收录到有关“学位论文数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息服务。因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在□一年年/□三年以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）论文作者签名:》、絲*4指导教师签名：'、备攸東曰期：>/疒/、A注：请将此页附在论文首页。西安建筑科技大学硕士学位论文超滤膜界面性质和溶液环境对海藻酸钠膜污染行为的影响专业：环境工程硕士生：陈赫男导师：孟晓荣教授摘要城市污水是重要的潜在水资源，膜处理技术在城市污水处理中发挥了重要的作用。随着城市居民生活方式的变化，城市污水中多糖含量日益

4、增加，论文选取海藻酸钠(SA)作为多糖代表物，通过纯水接触角、标准截留率，以及扫描电镜和原子力显微镜等分析技术，获取了以浸没沉淀相转化法制备的亲疏水性不同的聚偏氟乙烯（PVDF）超滤膜、醋酸纤维素（CA）以及聚醚砜（PES）超滤膜的界面2++特性参数。结合zeta电位仪对不同pH值及特定浓度的Ca、Na及腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)等溶液环境中，SA溶液的zeta电位和粒径等特性理化性质参数的测定分析数据。以扩展胶体空间理论(XDLVO)和宏观过滤过程的膜污染数学分析模型，探讨了特定溶液环境条件（pH、离子种类、共存有机物）下，SA在不同材质

5、超滤膜界面上的膜污染行为。研究结果如下：2+1.溶液pH从4升高到11时，SA的zeta电位由-9.72mV下降到-21.4mV；Ca+或Na存在下，SA的zeta电位从-15.43mV分别增加到-7.61mV和-7.86mV，SA2+稳定性下降；Ca存在下，SA的粒径呈现较为明显的变化(从138.4nm增加到500.1nm)，表明SA发生团聚行为。2.XDLVO理论分析显示：疏水自由能决定了界面粘附自由能值的大小和正负，溶液环境的改变影响了SA与膜的极性张力分项，从而导致SA与膜界面间疏水自由能的改变。超滤膜界面的亲水化程度增加，溶液pH提高，共存

6、金属离子的引入，可以有效提高膜界面及SA表面的极性张力，增大膜与污染物间的粘附自由能，从而减小SA的膜污染趋势。腐殖酸HA和BSA溶液共存环境中，SA界面负电性和粒径增大，界面极性张力分项减小，导致膜与SA界面间的粘附自由能降低。在相西安建筑科技大学硕士学位论文同溶液环境下，SA与CA的粘附自由能高于PES膜和PVDF膜，且SA在亲水性PVDF/PVA膜上的粘附自由能高于疏水性PVDF膜。随着pH升高，SA的粘附自+2++2+由能增大。在Na和Ca存在时，SA+Na和SA+Ca比单一SA与膜的粘附自由能增大。在HA和BSA存在下，SA+HA和SA+B

7、SA比单一SA与膜的粘附自由能降低。SA+HA与三种超滤膜中CA膜的粘附自由能最高；SA+BSA的混合比例对粘附自由能影响不明显。3.宏观膜污染过滤实验数据显示：随着pH值增加，单一SA，SA+HA和+SA+BSA混合体系的膜污染情况均有所降低。Na存在下，SA的通量衰减曲线变2+化不明显，不可逆污染指数和堵孔阻力有所下降；Ca的存在使得SA的通量衰减速率和损失量均明显增加，滤饼阻力明显增加。HA和BSA的存在，均使得SA的不可逆和堵孔吸附阻力增加。SA在亲水性PVDF/PVA膜上的污染程度均小于疏水性PVDF膜污染。在CA超滤膜上，SA+HA的膜污

8、染较PES和PVDF超滤膜污染程度轻。过滤过程的膜通量衰减和膜污染数学模型分析数据验证了XDLVO理论分析结