PVDF疏水膜在膜蒸餾過程中的膜污染與親水化進程及控制方法研究.pdf

1、膜污染及疏水膜的親水化是膜蒸餾過程應用于工業(yè)水處理中遇到的主要問題。本文選取具有代表性的有機物(腐殖酸、卵清蛋白)、微溶無機鹽(碳酸鈣)、膠體(硅溶膠、氫氧化鐵膠體)為研究對象，分析膜蒸餾過程膜污染及親水化進程的影響因素，探討污染物之間以及污染物與疏水聚偏氟乙烯(PVDF)膜之間的相互作用，為尋求控制膜污染及親水化進程的實用方法提供有益參考。
　　 以直接接觸式膜蒸餾(DCMD)為主要操作手段，考察過程中膜蒸餾通量及產(chǎn)水水質(zhì)的變

2、化。場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、X射線光電子能譜(XPS)等測試方法表征實驗過程中膜材料表面污染物的形貌及組成，并討論過程中的膜污染及親水化進程。通過監(jiān)測原水zeta電位、污染物含量、污染物粒度分布等參數(shù)在實驗過程中的變化，分析污染物間以及污染物與膜材料之間的相互作用機理。結(jié)合污染物聚集體誘導無機曲類污染物在膜表面異相成核結(jié)晶與生長的分析，以接觸角-表面張力法估算處理不同原水后膜材料與飽和無機鹽結(jié)晶母液之間的固-液界面能。分析原水側(cè)膜

3、材料表面微觀形貌的區(qū)別，進而確定影響無機鹽異相結(jié)晶各步驟的最大活化能壘，從而推定膜污染及親水化現(xiàn)象發(fā)生的難易。
　　 結(jié)果表明：膜蒸餾通量的哀減大致可分為由濾餅層的形成造成的不可恢復的部分以及由濃差極化、膜孔“半潤濕”而造成的可部分恢復的部分。原水性質(zhì)能夠影響污染物聚集體的聚集過程，污染物聚集體率先吸附在疏水膜內(nèi)表面，在膜材料本體之上形成污染物聚集基質(zhì)。該基質(zhì)能夠控制晶核的形成過程，為無機鹽晶體的結(jié)晶與生長提供異相成核基礎，并調(diào)

4、控吸附其上的晶體形貌，影響沉積在膜表而無機鹽晶體的性質(zhì)。可通過控制水體中污染物聚集體的含量控制無機鹽在膜內(nèi)表面附著、進而導致疏水膜發(fā)生膜污染及親水化的過程。以雙氧水氧化法去除水體中的有機質(zhì)能夠緩解濃縮實驗初期通量的衰減，但此方法將向溶液中引入親水性的基團，十分容易誘發(fā)疏水膜的親水化滲漏。
　　 膜材料表面性質(zhì)(包括表面能、與原水之間的固-液界面能、原水側(cè)膜材料表面的微觀形貌)能夠影響膜蒸餾過程性能：污染后膜材料與原水之間的界面能