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本文在自制的死端过滤装置上,分别使用0.1μm的PVDF微滤膜和100kDA的PVDF超滤膜在不同的操作条件下进行了胞外聚合物(ExtracellularPolymeric Substances,EPS)溶液(实际EPS溶液和模拟EPS溶液)和含聚合物废水的死端过滤实验,并借助标准化因子多元线性回归方法和环境扫描电镜等对膜污染进行了研究。这些研究成果将为进一步研究膜污染奠定理论基础,本研究具有重要的理论价值和实用价值。
研究结果表明:对于实际EPS溶液而言:(1)过滤的累积体积随压力、温度的增加而增加,随浓度的增加而逐渐减小。压力、浓度、温度与累积体积之间的多元线性回归方程为:CFV=-3.7×10-8 C+5.79×10-7 T+1.27×10-4P,它们对累积体积的影响程度大小依次为38.81％、34.8％、27.1％;(2)通过运用堵塞定律的计算和分析,确定实际EPS溶液在死端微滤条件下对膜污染的机理符合滤饼过滤;(3)通过对滤饼压缩因子的计算可知,EPS溶液死端微滤过程中形成的是可压缩滤饼;(4)死端过滤条件下,EPS形成的滤饼比阻在压力0,02-0.1 Mpa之间时,随压力的增加呈明显的上升趋势。
对于模拟EPS溶液而言:(1)通过累积体积、表观截留率、比阻的比较后发现BSA、β-乳球蛋白、溶菌酶模拟溶液与实际EPS溶液的性质比较接近;(2)不同组合的模拟溶液的过滤性能也不同,多糖或腐殖酸的加入有利地提高了蛋白质的表观截留率,但是对β-乳球蛋白的表观截留率的影响小,对BSA、溶菌酶的表观截留率的影响很大。
对于含聚合物废水溶液而言:(1)超滤膜出水中的含油量、悬浮物和聚合物完全达到回注水水质标准;(2)分别用宏观(通量和阻力分析)和微观(扫描电镜)的方法确定了造成膜污染的主要因素,分析结果表明,废水的主要成分聚合物、原油、悬浮物对膜污染的贡献大小分别为:79.5％,16.6％,3.9％。聚合物主要吸附在膜的表面,而原油和悬浮物则进入膜孔内,导致膜的渗透速率降低。通过对膜污染机理的研究,浓差极化和污染物质在膜表面形成的凝胶污染层是膜通量衰减的重要因素。