基于納濾膜技術(shù)的水體中有機(jī)物的分離特性研究.pdf

1、納濾是近20年來發(fā)展起來的一種新興膜分離技術(shù)，納濾膜對(duì)多價(jià)離子以及分子量大于200 Da的有機(jī)物有較高的截留率，所以納濾廣泛地應(yīng)用于有機(jī)物的脫鹽與濃縮、不同分子量有機(jī)物的分級(jí)、水質(zhì)軟化、廢水脫色等領(lǐng)域。納濾膜對(duì)不同物質(zhì)的分離特性、分離機(jī)理、分離過程模擬等一直是當(dāng)前納濾膜分離技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　為了更準(zhǔn)確的預(yù)測納濾膜的分離性能和指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，本論文開展了基于納濾膜技術(shù)的水體中有機(jī)物的分離特性研究。論文首先選擇了兩種具有不同

2、特性的納濾膜NF1#和NF2#，在系統(tǒng)評(píng)價(jià)納濾膜Zeta電位、接觸角、截留分子量、無機(jī)鹽分離性能等基本膜性能參數(shù)的基礎(chǔ)上，采用錯(cuò)流分離試驗(yàn)，研究納濾膜對(duì)不同有機(jī)物環(huán)己酮、苯乙醇、葡萄糖、蔗糖、苯甲酸、水楊酸和鄰苯二甲酸等的分離性能，探討了溶質(zhì)性質(zhì)、溶液pH、操作壓力、操作溫度、料液濃度、回收率及高濃度鹽等因素對(duì)納濾去除有機(jī)物性能的影響。然后，分別采用細(xì)孔和電荷濃差極化模型，結(jié)合納濾膜的MWCO與中性有機(jī)物的分子量Mn以及納濾膜表面的Ze

3、ta電位和帶電有機(jī)物的物化性質(zhì)，分別對(duì)納濾膜分離中性有機(jī)物和荷電有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，探究影響納濾膜去除水體中有機(jī)物性能的主要影響因素。最后，基于擬合的電荷濃差極化模型的基礎(chǔ)上，將納濾膜應(yīng)用于實(shí)際的甘氨酸生產(chǎn)工藝中，進(jìn)行了相關(guān)的納濾分離與濃縮實(shí)驗(yàn)。得到以下結(jié)論:
　　(1)納濾膜表征表明:不同的納濾膜，由于制備工藝與材料不同，膜性能差異較大。Zeta電位測試表明試驗(yàn)所用的兩種納濾膜表面均為為兩性表面，NF1#納濾膜等電點(diǎn)在

4、pH=3.8，NF2#納濾膜在pH=4.04。在pH＞4.04時(shí)，兩種納濾表面均呈負(fù)電性，而且隨著pH增大，負(fù)電越強(qiáng)。NF1#膜的切割分子量(MWCO)為310 Da，NF2#膜的MWCO為185 Da。兩種納濾膜對(duì)不同有機(jī)物的分離性能差異明顯。
　　(2)有機(jī)物分離試驗(yàn)研究表明:納濾膜脫除水中有機(jī)物主要受膜切割分子量和表面電荷影響。溶液pH對(duì)納濾膜截留中性有機(jī)物的影響不明顯，其截留主要與膜MWCO相關(guān);納濾膜對(duì)帶電有機(jī)物的截留率

5、與膜表面帶電基團(tuán)與帶電物質(zhì)之間的靜電作用力有關(guān)，與溶液pH密切相關(guān)，靜電排斥機(jī)理較篩分機(jī)理占主導(dǎo)地位。
　　(3)對(duì)于中性有機(jī)物，通過假定納濾膜的MWCO所對(duì)應(yīng)的有機(jī)分子Stokes半徑與膜的有效細(xì)孔半徑相等，通過測定納濾膜MWCO及對(duì)應(yīng)的膜細(xì)孔半徑rp，結(jié)合溶質(zhì)半徑rs與Mn之間關(guān)系，利用細(xì)孔模型能準(zhǔn)確地預(yù)測納濾膜對(duì)中性物質(zhì)的截留率與滲透通量的關(guān)系。
　　(4)對(duì)于帶電有機(jī)物，通過實(shí)驗(yàn)測出納濾膜在等電點(diǎn)時(shí)對(duì)帶電物質(zhì)的截留數(shù)