MBFR中疏水性PVDF中空纖維膜表面改性及耐污染性能研究.pdf

1、膜生物膜反應(yīng)器(Membrane Biofilm Reactor，MBfR)是將高效膜曝氣與生物處理相結(jié)合的一種新型水污染控制技術(shù)，在MBfR中，膜作為氧氣傳質(zhì)及生物膜附著的雙重載體，其氧氣傳質(zhì)性能、穩(wěn)定性能、耐污染性能、生物親和性能等對(duì)系統(tǒng)的快速啟動(dòng)及穩(wěn)定運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用，目前適用于MBfR的商品化膜尚不多見(jiàn)。
　　論文針對(duì)MBfR研究中疏水性微孔膜供氧能力不足、耐污染性較差等問(wèn)題，在課題組前期研究的基礎(chǔ)上，以多巴胺(Do

2、pamine，DOPA)為單體，利用自聚合法對(duì)課題組自制疏水性PVDF中空纖維微孔膜進(jìn)行表面改性，采用響應(yīng)曲面法以氧傳質(zhì)性能為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)化表面改性條件，結(jié)果表明:通過(guò)投加氧化劑高碘酸鈉(S)，可加速聚多巴胺(Poly-Dopamine，PDA)在膜表面上的沉積速率，大大縮短涂覆時(shí)間。當(dāng)最佳表面改性條件DOPA濃度0.85g/L，n(S)∶n(DOPA)=1.5，涂覆時(shí)間6h，熱處理溫度40℃時(shí)，多巴胺改性膜具有與PVDF原膜相似的機(jī)

3、械性能;其氧氣傳質(zhì)特性顯著優(yōu)于原膜，氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）提高至原膜的2.14倍（由0.78×10-2min-1提高至1.67×10-2min-1），此外膜表面靜態(tài)接觸角及形貌監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，改性膜表面親水性提高（接觸角自原膜76.7°降至36.3°），粗糙度增加（由190.33(A)增加至355.91(A)）。通過(guò)投加氧化劑S，可以加速DOPA的自聚合氧化過(guò)程，提高PDA在膜表面的沉積速率，提高PDA聚合層在膜表面的均勻性、穩(wěn)定性及多巴

4、胺改性膜的化學(xué)穩(wěn)定性，在極性溶液丙酮、強(qiáng)酸(HClpH1.0)、強(qiáng)堿(NaOH pH13.0)三種極端環(huán)境中，通過(guò)投加氧化劑S，PDA聚合層的穩(wěn)定性分別提高了96.5％，85.1％與48.8％。此外，最佳表面改性條件下多巴胺改性膜化學(xué)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明，多巴胺改性膜在極性溶液丙酮、強(qiáng)酸(HClpH1.0)、強(qiáng)堿(NaOH pH13.0)三種極端環(huán)境及純水pH7.0常規(guī)使用環(huán)境中巴胺改性膜具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，但耐堿性較弱。以牛血清白蛋白(B

5、SA)、腐殖酸(HA)、海藻酸鈉(SA)為典型污染物，結(jié)合XDLVO理論評(píng)價(jià)原膜、改性膜與三種污染物及污染物之間在不同pH值(pH4.0、7.0、10.0)下界面相互作用。實(shí)驗(yàn)表明，在pH為4.0的條件下，三種污染物與原膜之間的界面作用能均為負(fù)值，表現(xiàn)為吸引力;隨pH升高，作用能逐漸增大至正值，表明隨著pH的升高，污染物與膜之間的排斥力逐漸增大，從而減緩膜污染，改性膜抗污染性能優(yōu)于原膜，SA在膜上的吸附量最多，HA其次，BSA最少。通過(guò)