中空纤维复合纳滤膜的制备及在染料脱盐浓缩和电镀废水处理中的应用研究

论文摘要

本文以聚砜/聚醚砜（PS/PES）中空纤维超滤膜为基膜,选用哌嗪（PIP）和均苯三甲酰氯（TMC）为功能性反应单体,通过界面聚合反应制备了聚酰胺中空纤维复合纳滤膜,并将其用于染料脱盐浓缩和工业电镀废水的应用研究中。制备的中空纤维复合纳滤膜表面等电位点为6.6,截留分子量大约是520 Da。通过单因素实验确定了界面聚合的较优条件：PIP浓度为2.0w/v%, TMC浓度为0.5wt%,水相浸没时间为10 min,界面聚合时间为50s,热处理温度为70℃,热处理时间为10 min。较优条件下制备的中空纤维复合纳滤膜在0.4 MPa下,对1g/L的Na2SO4溶液截留率达95.9%,渗透通量为43.2 L/m2 h。由于位阻效应和道南排斥效应的影响,制备的中空纤维膜复合纳滤膜在0.4 MPa下,对100 mg/L的阴离子型染料活性艳蓝X-BR和酸性红B的截留率分别达99.99%和99.90%。在对活性艳蓝X-BR和NaCl混合水溶液的脱盐浓缩过程结束后,渗余液中染料浓度为2854.8 mg/L,与进料液浓度相比被浓缩了5.71倍,染料回收率达91.4%,超过95.3%的NaCl被移除,表明制备的中空纤维复合纳滤膜能够成功应用于染料脱盐浓缩。制备的中空纤维复合纳滤膜被用于处理实际工业电镀废水,研究了在不同操作条件下对去除重金属性能的影响。结果表明,中空纤维复合纳滤膜在0.4 MPa下,对重金属铬、铜和镍的截留率分别为95.76%、95.33%和94.99%。随着进料液温度的升高,膜的渗透通量上升,但对重金属的截留率并没有太大变化。而进料液pH对膜的渗透通量和截留率均有显著影响。浓缩过程中,膜对重金属铬、铜和镍的截留率始终保持在94.8%以上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 膜分离技术
• 1.1.1 膜分离技术概述
• 1.1.2 膜分离过程分类
• 1.2 纳滤膜技术
• 1.2.1 纳滤膜技术概述
• 1.2.2 纳滤膜分类
• 1.2.3 纳滤膜分离机理及模型
• 1.2.4 纳滤膜制备方法
• 1.2.5 纳滤膜技术的应用
• 1.3 中空纤维复合纳滤膜
• 1.3.1 中空纤维膜概述
• 1.3.2 界面聚合制备中空纤维复合纳滤膜的研究
• 1.3.3 中空纤维复合纳滤膜在染料及电镀废水处理中的应用
• 1.4 论文选题的目的、意义和内容
• 1.4.1 论文选题的目的和意义
• 1.4.2 论文选题的内容
• 第二章 中空纤维复合纳滤膜的制备及表征
• 2.1 实验材料和方法
• 2.1.1 实验试剂与仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 中空纤维复合纳滤膜的表征
• 2.1.4 膜性能测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 界面聚合工艺条件对中空纤维复合纳滤膜性能的影响
• 2.2.2 中空纤维复合纳滤膜的表征结果分析
• 2.2.3 膜性能测试结果分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 中空纤维复合纳滤膜在染料脱盐浓缩中的应用研究
• 3.1 实验材料和方法
• 3.1.1 实验试剂与仪器
• 3.1.2 分析方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 操作条件对膜分离截留染料性能的影响
• 3.2.2 染料脱盐浓缩
• 3.3 本章小结
• 第四章 中空纤维复合纳滤膜在电镀废水处理中的应用研究
• 4.1 实验材料和方法
• 4.1.1 实验试剂与仪器
• 4.1.2 分析方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 超滤预处理
• 4.2.2 操作压力对膜去除重金属性能的影响
• 4.2.3 进料液温度对膜去除重金属性能的影响
• 4.2.4 进料液pH对膜去除重金属性能的影响
• 4.2.5 电镀废水浓缩实验
• 4.2.6 中空纤维复合纳滤膜在电镀废水中的稳定性测试
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文