探索纳滤膜的荷电性能及对盐水溶液体系的截留机理研究

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1、谨以此论文献给我的家人和朋友⋯一段晓杰§》。I§§纳滤膜的荷电性厶匕IElg及对盐水溶液体系的截留机理研究学位论文完成日期：垒垒＆鱼垒固!S日指导教师签字：答辩委员会成员签字：独创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及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得《洼i垒旦遣宜基他霞要挂别直明的：奎拦亘窒2或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：狂

2、观丕签字日期：如，·年gFJ7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：强概导师签字：荔耖签字日期：州p年6月／日签字日期：渺年磊，口日摘要纳滤膜

3、的荷电性能及对盐水溶液体系的截留机理研究手两晏纳滤膜已广泛用于水处理领域。由于膜中引入了荷电基团，膜的亲水性得到了加强，进而增加了膜的透水率，膜的抗污染性显著增强。因此，开展纳滤膜表面荷电性能的研究与表征工作，对于深入认识纳滤膜截留机理、推动纳滤膜的广泛应用具有极其重要的意义。本文以纳滤膜表面荷电性能的研究为出发点，进行流动电位实验，考察了各种测试条件对纳滤膜荷电性能的影响，并从膜结构参数、分离性能等几个方面研究了荷电纳滤膜的传递现象，在此基础上分析了盐水溶液的截留机理。根据双电层的形成机理，通过对表面电位的研究，分析给出了膜表面Zeta电

4、位计算式。建立了流动电位测试系统，采用理论计算的办法对流道高度进行了校正，得到合适的流道高度值。进而研究了各种操作条件(电极的选择、温度因素、膜片浸泡时间、压差、流道高度、电解质浓度等)对流动电位的影响。结果表明：(1)在碱性环境中，宜采用n电极，在酸性环境中，宜采用Ag．AgCl电极(电解质溶液中含有氯离子)；(2)进行流动电位实验之前，纳滤膜片应浸泡4小时以上，才能保证膜片表面电荷解离吸附的动态平衡；(3)对于本实验装置，流道高度控制在60btm～300lain之间，操作压差控制在0．4MPa以下，满足流道内料液层流条件，电解质浓度控制

5、在0．0005M到0．05M之间，得到的Zeta电位较为可靠。考察了不同浓度、不同pH值、不同组分电解质溶液对流动电位、Zeta电位、表面电荷密度的影响。结果表明：(1)系统的总电导包括溶液电导、膜电导(膜面电导和膜本体电导)、外回路电导，Zeta电位计算时应以总电导值计算。随着溶液浓度的增加，溶液电导所占比例逐渐上升，膜电导所占比例逐渐下降，外回路电导所占比例基本不变；(2)随着溶液浓度的增加，膜表面Zeta电位绝对值减小，但是，膜表面电荷密度绝对值增加；在低浓度时，膜表面电荷密度与电解质浓度之间符合Fretmdlich等温吸附式；(3)

6、二价同离子通过范德华力特性吸附进入到内亥姆霍兹层，增强了膜表面荷电密度，而二价反离子通过静电作用吸引到外亥姆霍兹层，降低了膜表面荷电密度；(4)随着溶液pH值的减小，膜表面摘要Zeta电位绝对值随之减小，当pH值小于等电点时，其膜表面电负性发生改变；(5)水溶液中，反离子水化半径越小，其吸附能力越强，导致膜表面Zeta电位绝对值越小；(6)当有二价反离子加入到1．1电解质体系中时，由于二价离子的吸附能力较强，降低了膜表面Zeta电位值，进而降低了膜表面电荷密度；(7)当有电解质溶液透过膜片时，更多的电解质溶液进入到膜片支持层，进而增加了电导

7、值，导致膜表面Zeta电位绝对值增加。在对DSPM模型进行简化分析的同时，对膜的传递参数进行了实验表征。实验结果表明：对中性溶质分子体系(VBl2)截留实验，得出反射系数为0．986，根据细孔模型，计算出膜孔半径为O．78rim，；进行纯水通量实验，根据Hagen．Poiseuille方程，推算出膜厚为5．1lam；对不同浓度NaCI电解质体系，计算和比较了两种方法得到的体积电荷密度值拖，将其代入到DSPM模型，对电解质溶液截留率进行预测。在低浓度时，体积电荷密度应选择无电解质透过膜片时动电法得到的值；当浓度较高时，应选择由固定电荷模型计算

8、得到的体积电荷密度值。关键词：纳滤膜：流动电位：Zeta电位：DSPM模型；截留机理Ⅱ摘要Studyonchargednanofiltrationmembraneperforma