新型碳纖維基RGO-PVDF導(dǎo)電復(fù)合膜的制備及性能研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MBR)是將膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)相結(jié)合的一種高效廢水處理系統(tǒng)，具有固液分離效率高、出水水質(zhì)好、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，在全球已得到了廣泛的應(yīng)用。但能耗偏高、膜污染帶來的頻繁清洗和膜更換等大大提高了使用成本，阻礙了其進一步的推廣和應(yīng)用。膜污染的控制方法中，制備導(dǎo)電膜作為陰極并外加微電場可有效地減緩膜污染，既降低了能耗，還可重復(fù)應(yīng)用。導(dǎo)電膜還可以與水處理同時產(chǎn)電的微生物燃料電池(MFC)技術(shù)耦合，解決MFC厭氧處理和停留時間有限而

2、導(dǎo)致的出水水質(zhì)不達標的問題，產(chǎn)電可替代外加電源減緩膜污染。目前研究的導(dǎo)電膜還存在導(dǎo)電性較差、制備成本偏高、導(dǎo)電成分易脫落等問題。為制備和研究新型的成本低、性能佳的導(dǎo)電膜，本文開展了以下工作:
　　膜的制備與表征:選擇導(dǎo)電的碳纖維布為基底，在其表面刮涂含有氧化石墨烯(GO)和聚偏氟乙烯(PVDF)的鑄膜液，液相轉(zhuǎn)化成膜后，氫碘酸熱處理，將GO/PVDF復(fù)合膜還原為還原氧化石墨烯(RGO)/PVDF復(fù)合膜。對制備膜進行表征和導(dǎo)電性測試

3、分析發(fā)現(xiàn)，部分GO成功被還原為RGO，且制備的GO/PVDF復(fù)合膜和RGO/PVDF復(fù)合膜具有更好的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。
　　膜的過濾性能和抗污染性能研宄:以含有不同類模型污染物(聚丙烯酰胺(PAM)、酵母粉、腐植酸(HA))的水溶液為測試液，研究了所制備的復(fù)合膜的過濾性能和抗污染性能。結(jié)果顯示，膜對污染物均有較好的截留效果，且在外加微電場(≦0.6V/cm)的作用下，RGO/PVDF導(dǎo)電復(fù)合膜均表現(xiàn)出了較好的抗污染性能。制膜過程中

4、，致孔劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在鑄膜液中的質(zhì)量分數(shù)越大，膜對酵母的截留效果越差;選擇合適pH條件下的腐殖酸(HA)溶液，對于膜污染的狀況有很大的影響，過濾pH值為4的HA溶液，運行2h時通量僅下降15％。
　　碳纖維基RGO/PVDF導(dǎo)電復(fù)合膜在MBR/MFC耦合系統(tǒng)中做陰極膜，系統(tǒng)對進水的化學(xué)需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)處理效率都較高，運行20天后，二者的去除率分別達到97％和98％。在1000Ω的外電阻下，耦合系統(tǒng)的