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本研究以醋酸纤维素(CA)为膜材料,聚酯筛网为支撑材料,酸化后的多壁碳纳米管(MWCNTs)为添加剂,利用相转化法制备了MWCNTs/CA改性正渗透膜,考察了MWCNTs对正渗透膜基础性能(膜结构、亲水性、纯水通量与反向盐通量、对常规污染物的截留效果等)的影响,重点研究了MWCNTs/CA改性膜的抗污染性能:先使用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究模拟海水条件下海藻酸钠(SA)在MWCNTs/CA改性膜表面的吸附行为及吸附层结构特征,解析不同离子条件和MWCNTs含量对正渗透膜SA污染的影响机制,其次借用QCM-D与原子力显微镜(AFM)联用技术分别测定了腐殖酸(HA)、海藻酸钠(SA)和牛血清蛋白(BSA)在MWCNTs/CA改性膜表面的吸附情况和这三种典型有机污染物与膜之间的相互作用力,并结合宏观膜污染实验,解析不同污染物在膜表面的吸附机理。研究结果如下:(1)MWCNTs对正渗透膜表面性质和结构的影响。通过FT-IR光谱图分析可知,添加MWCNTs后,膜表面引入了更多羟基和羧基等亲水性官能团,改性膜表面的亲水性明显增强;通过SEM对改性膜表面形貌、断面分析可知,随着MWCNTs含量增加,改性膜表面变得粗糙,出现团聚现象;断面指状孔增加,膜孔结构越来越开放并出现大孔结构。(2)MWCNTs对正渗透膜渗透性能的影响。随着MWCNTs含量增加(从0%增大至1%),改性膜的纯水通量呈先增大后减小的趋势,反向盐通量则呈相反的变化趋势。当MWCNTs含量为0.5%时,膜的渗透性能最佳,其亲水接触角为65.05°,纯水通量为14.2 L/m2·h,反向盐通量为8.54g/m2·h。(3)MWCNTs对常规污染截留效果的影响。利用人工配制的模拟生活污水进行静态正渗透实验,结果表明,不同含量MWCNTs/CA改性膜对常规污染物(TDS、TP、TN、有机物等)截留效果并无明显差异,说明MWCNTs对正渗透膜的截留性能影响不大。(4)模拟海水条件下不同离子条件对改性膜SA污染的影响。当Ca2+存在时,膜通量衰减速率增大,膜污染加剧;SA在膜表面的吸附速率及吸附量增大,形成的吸附层结构更加致密。因此,控制海水中Ca2+含量是解决正渗透海水脱盐过程中膜污染问题的关键。(5)模拟海水条件下不同含量MWCNTs对改性膜SA污染的影响。SA在膜表面的吸附量和膜通量衰减速率先是随MWCNTs含量增大而减小,当MWCNTs含量从0%增加到0.5%时,膜表面SA的吸附量和膜污染速率降低;相应地,SA吸附层结构变得更加松散柔软,当MWCNTs含量持续增加时(1%),膜表面SA的吸附量和膜污染速率开始增大,吸附层结构逐渐趋于密实。实验中,MWCNTs含量为0.5%时,改性膜的抗污染性能最佳。(6)比较HA、SA、BSA三种典型有机污染物引起的膜污染。HA与膜表面之间的粘附力最强,造成的膜污染最严重,在膜表面的吸附速率及吸附量最大,形成松散柔软的HA吸附层;SA次之;BSA与膜表面之间的粘附力最弱,造成的膜污染最轻,在膜表面的吸附速率及吸附量最小,形成刚性密实的BSA吸附层。