胞外聚合物模擬混合溶液的膜污染機理研究.pdf

1、為完善胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances，EPS)對膜生物反應器中膜污染的研究的有關理論，明確多糖、蛋白質和腐殖酸三類EPS主要物質對中空纖維聚砜超濾膜膜污染的協同作用以及在共存條件下的相互作用，加深對膜污染層的構造及成因的進一步認識，本文分別從宏觀角度和微觀分子水平揭示三類EPS主要物質在邊界層內的相互作用及對中空纖維聚砜超濾膜污染的影響，溶質在不同的膜污染層中貢獻和在膜界面吸附規(guī)律，為優(yōu)

2、化膜生物反應器的設計運行、膜材料開發(fā)、膜清洗及膜污染的防治提供理論依據。主要研究內容及結果如下：
　　 本課題以胞外聚合物的三種主要成分多糖(葡聚糖)/蛋白質(BSA)/腐殖酸(商品腐殖酸)作為溶液體系，通過終端過濾實驗考察它們對中空纖維聚砜超濾膜的污染特征。腐殖酸對聚砜超濾膜的污染較輕，以濃差極化和膜孔堵塞為主。蛋白質和多糖對聚砜超濾膜的污染都較重，BSA與聚砜膜面有強烈的伴隨有電子轉移的化學吸附，造成的膜污染以濃差極化和膜孔

3、堵塞為主。多糖在膜面主要為沉積或物理吸附，形成粘度較高附著力較弱的水合凝膠層，膜面污染較輕，膜通量下降的主要原因是濃差極化。
　　 分別研究了超濾不同配比的蛋白質和多糖混合溶液、蛋白質和腐殖酸混合溶液以及腐殖酸和多糖混和溶液過程中的膜污染現象。對于兩兩混合溶液，任一單溶質溶液中加入蛋白質或多糖都會造成膜通量的下降和膜阻力的上升，其中蛋白質引起的變化較大，蛋白質和多糖濃度的增大都會加劇濃差極化現象和膜孔的堵塞，加速膜污染。在蛋白質

4、和腐殖酸混合溶液中腐殖酸濃度增大，會加劇濃差極化現象，在多糖和腐殖酸混合溶液中腐殖酸濃度增大，會加劇濃差極化和凝膠層的形成。
　　 研究了超濾EPS模擬混合溶液過程中減緩膜污染的措施。較高的操作壓力雖然可提高膜滲透通量，但卻加劇了膜污染速率，因此選擇合適的操作壓力能取得較高的膜工作效率；增大膜面錯流速度，可有效抑制濃差極化阻力的增長，有效減緩膜污染。蛋白質和多糖濃度的變化對膜污染的影響較大，而腐殖酸濃度的變化影響較??；在偏中堿性