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1、碩士學(xué)位論文混凝強(qiáng)化PVDF-多孔硅納米復(fù)合膜過濾與抗污染性能研究STUDYONFILTRATIONANDANTIFOULINGPERFORMANCEOFPVDF-SILICONNANO-COMPOSITEMEMBRANESENHANCEDBYCOAGULATION王玥哈爾濱工業(yè)大學(xué)2017年6月國內(nèi)圖書分類號(hào)：TU991.2學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：628.162密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文混凝強(qiáng)化PVDF-多孔硅納米復(fù)合膜過濾與抗污染性能研究碩士研究生：王玥導(dǎo)師：邱微副教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：市政工程所在單位：市政環(huán)境工程學(xué)院答
2、辯日期：2017年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TU991.2U.D.C:628.162DissertationfortheMaster′sDegreeinEngineeringSTUDYONFILTRATIONANDANTIFOULINGPERFORMANCEOFPVDF-SILICONNANO-COMPOSITEMEMBRANESENHANCEDBYCOAGULATIONCandidate：WangYueSupervisor：AssociateProf.QiuWeiAcademicDegreeApplied
3、for：MasterofEngineeringSpeciality：MunicipalEngineeringAffiliation：SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineeringDateofDefence：June,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要在水處理領(lǐng)域中，超濾膜由于其化學(xué)特性和結(jié)構(gòu)的影響，存在通量低、易產(chǎn)生膜污染等問題。在眾多制膜材料中，聚偏氟乙烯（PVDF）材料在化學(xué)穩(wěn)定
4、性和耐熱性以及機(jī)械強(qiáng)度方面表現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢(shì)。但由于PVDF屬于疏水性材料，因此在過濾蛋白質(zhì)和油類等疏水性物質(zhì)的過程中容易產(chǎn)生膜污染。因此本課題主要采用共混法采用硅材料對(duì)PVDF超濾膜進(jìn)行親水化改性，以提高其通量和抗污染能力并探討混凝-膜連用工況下對(duì)松花江水的處理效果。本文首先選用介孔硅材料（SBA-15）和二氧化硅納米粒子（SiO2）作為添加劑對(duì)PVDF超濾膜進(jìn)行親水化改性，考察添加量從0.1%~0.4%的變化下兩種改性膜的運(yùn)行效果和表面特性，并對(duì)兩種納米材料的改性效果進(jìn)行比較分析。在此基礎(chǔ)上，利用SBA-15和丙基三甲氧基硅烷（MAPTMS
5、）合成出SBA-15-MAPTMS，再加入乙烯基吡咯烷酮（NVP）制備出SBA-15-PVP新型納米材料，利用SBA-15-PVP納米粒子與PVDF共混制備出新型的PVDF/SBA-15-PVP納米復(fù)合膜。通過超濾實(shí)驗(yàn)考察改性膜的滲透性能和截留率以及抗污染性；通過接觸角的測(cè)量考察兩組改性膜的親水性變化；通過一系列的表征手段分別對(duì)納米材料和改性復(fù)合膜進(jìn)行比較分析，并且研究不同納米材料和添加量對(duì)相轉(zhuǎn)化過程中膜結(jié)構(gòu)的影響。此外本文選用松花江實(shí)際水體，考察了PVDF/SBA-15-PVP改性膜和混凝與膜聯(lián)用工藝對(duì)實(shí)際水體的處理效能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改性復(fù)
6、合膜的綜合性能均在0.3%的納米材料添加量下最佳。其中PVDF/SBA-15復(fù)合膜的膜通量優(yōu)于PVDF/SiO2復(fù)合膜。與PVDF原膜相比，兩組改性膜均具有更發(fā)達(dá)的表面孔隙結(jié)構(gòu)，故而改性膜的孔隙率和孔徑得到了改善，從而使得復(fù)合膜的滲透通量有所提升。新合成的SBA-15-PVP納米粒子增強(qiáng)了膜表面的親水性，在提高了膜表面粗糙度的同時(shí)改變了膜表面的化學(xué)組成。XPS和FTIR的圖譜證明了NVP對(duì)SBA-15表面的改性是成功的。在三種改性粒子中，SBA-15-PVP納米粒子呈現(xiàn)出更優(yōu)異的親水改性效果，改性粒子在一定程度上減輕了團(tuán)聚效應(yīng)，同時(shí)在相交換成膜
7、過程中，親水性SBA-15-PVP粒子容易向表層遷移，SBA-15制約著PVP的流失，這一過程有助于形成孔隙更發(fā)達(dá)的膜孔，提高膜的親水性和通量。共混改性后，三組膜的接觸角（CA）均一定程度的減少，這說明改性過程增強(qiáng)了膜的親水性和抗污染性，膜的平均孔徑和孔隙率也有所增加。在處理實(shí)際水體中，30mg/L的Al2(SO4)3·18H2O為混凝劑的最佳投加量。在通量方面，混凝-改性膜聯(lián)用工藝＞單純改性膜過濾工藝＞混凝-純膜聯(lián)用工藝＞純膜過濾工藝?？偟膩碚f，PVDF/SBA-15-PVP納米復(fù)合膜可以實(shí)現(xiàn)較高的原水通量，-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論
8、文并能在此基礎(chǔ)上保持較好的通量恢復(fù)率。在對(duì)實(shí)際水體各類污染物的去除方面，PVDF/SBA-15-PVP改性納米復(fù)合膜對(duì)原水中的濁度、UV254、總有機(jī)
