xDLVO理論解析混凝預(yù)處理對(duì)葡聚糖超濾膜污染的影響機(jī)理.pdf

1、膜污染現(xiàn)象是制約超濾技術(shù)發(fā)展的重要因素?；炷夹g(shù)作為一種預(yù)處理措施，被應(yīng)用到膜分離技術(shù)中來(lái)減緩膜污染。本研究運(yùn)用XDLVO(extendedDerj aguin-Landau-Verwey-Overbeek)理論定量解析在不同聚合氯化鋁(PACl)或Ca2+濃度條件下葡聚糖超濾膜污染中的界面相互作用，評(píng)價(jià)不同界面作用力（范德華作用力、雙電層作用力以及極性作用力）對(duì)膜污染的貢獻(xiàn)程度，探究混凝預(yù)處理中絮凝劑濃度、Ca2+濃度和pH影響葡聚糖

2、超濾膜污染的主控機(jī)制。在對(duì)界面作用力進(jìn)行定量解析的基礎(chǔ)上，分別對(duì)不同實(shí)驗(yàn)條件下葡聚糖膜污染趨勢(shì)與界面作用能之間的線性關(guān)系進(jìn)行定性分析與定量解析，從而更為全面、系統(tǒng)的對(duì)xDLVO理論描述葡聚糖預(yù)混凝-超濾膜污染行為的適用性做出評(píng)價(jià)。
　　結(jié)果表明，在所有實(shí)驗(yàn)條件下，AB作用是影響膜污染趨勢(shì)的主要因素。葡聚糖預(yù)混凝-超濾膜污染過(guò)程中的超濾膜-葡聚糖和葡聚糖-葡聚糖界面相互作用力隨著絮凝劑濃度和鈣離子濃度呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律。當(dāng)絮凝劑濃度

3、逐漸升高時(shí)，超濾膜-葡聚糖和葡聚糖-葡聚糖界面相互作用能按照6＞9＞3＞0mg/l PACl的順序依次降低;當(dāng)溶液中有鈣離子存在時(shí)，界面自由能有所下降，且隨著鈣離子濃度的升高進(jìn)一步降低;在pH為7時(shí)，界面作用能最大，酸性和堿性環(huán)境下有所降低。PACl、Ca2+和pH主要通過(guò)降低AB作用的排斥性或增強(qiáng)吸引性來(lái)影響膜污染趨勢(shì)，同時(shí)預(yù)混凝過(guò)程會(huì)顯著增大污染物粒徑，進(jìn)而使界面自由能的絕對(duì)值增大。膜過(guò)濾初始和后期階段的相對(duì)膜通量下降量分別與膜和污

4、染物以及污染物之間的界面作用能有較強(qiáng)的線性相關(guān)性，證明XDLVO理論對(duì)預(yù)測(cè)混凝預(yù)處理-超濾過(guò)程中的膜污染趨勢(shì)有較高的適用性。
　　絮凝劑濃度、Ca2+濃度和pH對(duì)葡聚糖預(yù)混凝-超濾膜污染行為具有重要的影響。隨著絮凝劑PACl濃度的升高，相對(duì)通量呈現(xiàn)先遞增后遞減的趨勢(shì)，且在PACl濃度為6mg/l時(shí)，相對(duì)通量達(dá)到最大。而隨著Ca2+濃度的升高，PES膜葡聚糖超濾過(guò)程中的相對(duì)通量逐漸降低。在pH為7時(shí)，膜污染最輕，酸性和堿性環(huán)境下有所

5、加重。不同絮凝劑濃度以及鈣離子濃度條件下，PES膜過(guò)濾初始階段和后期階段中的膜污染趨勢(shì)分別與超濾膜-葡聚糖和葡聚糖-葡聚糖界面相互作用能具有良好的負(fù)線性相關(guān)性。因此xDLVO理論適用于描述不同絮凝劑濃度、Ca2+濃度和pH條件下的膜污染趨勢(shì)。
　　不同絮凝劑濃度、Ca2+濃度和pH對(duì)整個(gè)超濾過(guò)程中膜污染行為的影響主要是通過(guò)改變極性作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。葡聚糖為親水性中性物質(zhì)，表面zeta電位趨于0，因此靜電作用能對(duì)膜污染趨勢(shì)的影響很小。