疏水性PVDF中空纖維膜表面改性及MBfR應(yīng)用研究.pdf

1、膜生物膜反應(yīng)器(Membrane Bio film Reactor，MBfR)是將膜曝氣與傳統(tǒng)生物處理相結(jié)合的新型水污染控制技術(shù)。在MBfR系統(tǒng)中，膜兼具氧傳遞介質(zhì)及微生物附著載體雙重作用，其氧氣傳質(zhì)性能、耐污染性能、生物親和性等對系統(tǒng)的快速啟動及穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。目前，MBfR研究中膜主要有致密硅橡膠膜、疏水微孔膜及復(fù)合膜。其中疏水微孔膜存在供氧能力不足、耐污染性較差等問題。
　　本課題針對疏水微孔膜的不足，以殼聚糖（Chi

2、tosan，CS）和均苯三甲酰氯（Trimesoyl Chloride，TMC）分別為水、油兩相單體，通過界面聚合法對課題組自制疏水性聚偏氟乙烯(Polyvinylidence Fluoride，PVDF)中空纖維膜進(jìn)行表面改性，采用正交實(shí)驗(yàn)法針對水相及油相單體濃度、界面聚合時間及熱處理溫度等參數(shù)對復(fù)合膜性能的影響進(jìn)行系統(tǒng)研究，以氧傳質(zhì)性能為主要評價指標(biāo)優(yōu)化表面改性條件，結(jié)果表明，TMC濃度0.35 wt％，CS濃度0.30 wt％，界

3、面聚合時間15min，熱處理溫度70℃時，改性PVDF膜具有與原膜相似的機(jī)械強(qiáng)度;其氧氣傳質(zhì)特性顯著優(yōu)于原膜，氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）自原膜的6.16×10-3 min-1提高至1.13×10-2 min-1，為原膜的1.8倍;此外膜表面靜態(tài)接觸角及形貌監(jiān)測結(jié)果表明，改性PVDF膜表面親水性提高（接觸角自原膜69.8°降至39.9°），粗糙度增加(均方根粗糙度自原膜的69.2 nm提高至79.5 nm)。
　　選取牛血清白蛋白(Bo

4、vine Serum Albumin，BSA)、腐殖酸(Humic Acid，HA)、海藻酸鈉（Sodium Alginate，SA）為有機(jī)污染物，考察原膜及表面改性膜的抗污染性能。其中BSA耐污染性實(shí)驗(yàn)探討了不同pH值對改性前后PVDF膜膜污染的影響。結(jié)果表明，在不同pH值下，改性膜的BSA吸附量均小于原膜，兩種膜BSA吸附量的總趨勢均為等電點(diǎn)偏酸側(cè)大于等電點(diǎn)偏堿測，pH為4.7時出現(xiàn)BSA吸附量最大值。綜合比較pH7.0時三種污染物

5、對原膜和表面改性膜膜污染的狀況，結(jié)果表明，改性膜的BSA、HA、SA吸附量均低于原膜，分別為原膜的58.6％、56.1％及96.0％，進(jìn)一步的氧傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明三種有機(jī)物污染后，改性膜的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)衰減率分別為14.4％、15.5％及21.1％，均低于原膜（分別為23.8％、26.8％及38.9％），顯示表面改性膜具有良好的抗污染性能。
　　選取污水處理系統(tǒng)中常見微生物枯草芽孢桿菌為指示生物，通過考察其在改性前后PVDF膜上的附著