聚砜/磺化聚砜共混超滤膜的制备及用于海水养殖废水处理的实验研究
目前，随着人们对海产品需求的不断增加，海水工厂化养殖得到迅速发展。养殖废水处理迫在眉睫。海水的盐度效应，增大了传统的生化法处理养殖废水的难度。如在传统活性污泥法中(CAS)，盐度效应会破坏微生物细胞，导致细菌作用减弱，对化学需氧量(COD)和氨氮的去除率降低。聚砜(PS)是一类机械强度、化学性质和耐热性能优良的聚合物膜材料，同时也是疏水性材料，这种疏水性膜材料制成的超滤膜通量较低，限制了其在实际水处理中的应用。 针对上述问题，本文从提高PS亲水性能出发，制备出既具有亲水性又具有良好截留性能的超滤膜，并初步探讨了其对海水养殖废水的分离性能。 首先利用聚砜(PS)制备亲水性物质磺化聚砜(SPS);然后利用浸入相转化法制备了PS/SPS共混超滤膜，讨论了不同PS/SPS比例制得的超滤膜亲水性能和膜形态，测试了不同超滤膜的腐殖酸(HA)分离性能，考察了热处理对膜结构和性能的影响;最后探讨了最优性能的PS/SPS共混超滤膜对海水养殖废水中主要污染物的分离性能，并与未改性的PS超滤膜和商品PS超滤膜对海水养殖废水的处理效果进行了对比分析。主要实验结果如下: 1.以PS为原料、三氯甲烷为溶剂、氯磺酸为磺化剂制备磺化聚砜。对产物的红外谱图及热重曲线进行了分析，结果表明，磺酸基团成功引入到PS分子链中。通过滴定法测得产物的磺化度为0.3，离子交换容量为0.64 meq/g。 2.利用浸入沉淀相转化法成功制备PS/SPS共混超滤膜。随着SPS含量增多，膜指状孔结构逐渐变粗大。结果显示，PS/SPS比例为85％/15％的共混超滤膜性质最优，分离性能较好。该膜接触角为67.21°，比未改性的PS超滤膜降低10.07％;其吸水率由未改性PS超滤膜的14.41％，增加到为49.5％;孔隙率为73.14％，比未改性PS超滤膜增加37.74％。共混超滤膜通量为116.55 L/m2h，高出未改性PS超滤膜76.94％，截留率基本不变。该膜经85℃水浴热处理后，其红外谱图和XPS谱图显示:高温下磺酸基团发生交联反应，热处理对膜结构产生影响，膜指状孔结构变细。热处理后共混超滤膜的分离性能实验结果表明，HA通量下降15.67％，截留率基本不变，热处理对共混超滤膜的截留性能影响较小。 3.实验考察了未改性的PS超滤膜、PS/SPS比例为85％/15％的共混超滤膜、商品PS超滤膜对海水养殖废水的处理效果。结果表明，PS/SPS组成比例为85％/15％的共混超滤膜效果最好。设备运行稳定后，膜通量为163.18 L/m2h，分别高出了未改性的PS超滤膜、商品PS超滤膜136％和18.79％。原水COD4.03mg/L的海水养殖废水，处理后出水COD值为1.63 mg/L，COD去除率60％，与其它两种膜的COD去除率基本相似。该膜分离后的海水养殖废水COD达到《海水水质标准》(GB3097-1997)中养殖用水的要求(＜3 mg/L)。三类膜出水氨氮含量约为0.8 mg/L，未符合《渔业水质标准》(GB11607-89)要求(＜0.5 mg/L)，因此经膜处理后的养殖废水需进一步进行臭氧氧化等方法去除氨氮。
超滤膜;制备工艺;分离性能;海水养殖;废水处理
中国海洋大学
硕士
应用化学
单宝田
2015
中文
TB383
67
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）