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摘 要

本文研究了纳滤分离中Na₂SO₄浓度对甲基橙、活性艳蓝、活性黑溶液截留性能的影响，并考察了膜面流速、pH、跨膜压差等因素对纳滤的影响。实验结果表明，甲基橙在无盐条件下截留效果较差，在高盐体系中有较好的截留效果，Na₂SO₄的加入对截留有明显的促进作用，跨膜压差的增大会导致截留率降低；活性艳蓝在无盐条件下截留率可达到95%左右，在含盐体系中截留率下降，电解质抑制了活性艳蓝的截留，随着跨膜压差的增大，截留效果变好；活性黑在无盐条件下的截留率为97%左右，盐离子的加入会导致截留率急剧下降至10%，跨膜压差的增加会抑制染料的截留。

关键词：纳滤 Na₂SO₄ 甲基橙 活性艳蓝 活性黑

The effect of Na₂SO₄ on the rejection of organics during

nanofiltration

Abstract

This article shows the effect of concentration of Na₂SO₄ on the rejection performance of methyl orange,reactive brilliant blue,the active black during nanofiltration separation,and the influence of membrane surface velocity,pH and transmembrane differential pressure etc.on nanofiltration.The experimental results indicate that the rejection effect of methyl orange under non saline conditions is not good while the addition of Na₂SO₄ in the high salt system is obvious role in promoting the effect,and increasing transmembrane pressure difference will lead to the reduction of retention rate;the rejection rate of reactive brilliant blue in salt-free conditions can reach 95%,in the salt system the electrolyte inhabits the activity of brilliant blue causing the decrease of the rejection rate,with the transmembrane differential pressure increases and the rejection is better;the reduction rate of reactive black in salt-free conditions was 97%,addition of salt ions can lead rejection to sharp decline to10%,tranmembrane pressure difference inhabiting dye rejection.

Keywords:anofiltration;Na₂SO₄;Methyl orange;Reactive brilliant blue,Reactive black

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 膜分离技术 1

1.3 纳滤技术 2

1.3.1 纳滤技术的研究进展 2

1.3.2 纳滤技术的应用 2

1.4 课题研究目的及内容 4

1.4.1课题研究目的 4

1.4.2课题研究内容 4

第二章 实验装置与方法 5

2.1 实验药品和设备 5

2.2 实验方法 7

2.3 分析方法 8

2.3.1 甲基橙溶液浓度的确定 8

2.3.2活性艳蓝溶液浓度的确定 9

2.3.3 活性黑溶液浓度的确定 10

2.4 参数计算 10

2.4.1渗透通量(J)和渗透率（Lp）的计算 10

2.4.2 染料的截留率 11

第三章 数据分析与结果讨论 12

3.1 甲基橙的纳滤实验 12

3.1.1膜面流速对纳滤的影响 12

3.1.2 pH对纳滤的影响 13

3.1.3 盐浓度对纳滤的影响 14

3.2 活性艳蓝的纳滤实验 17

3.2.1 膜面流速对纳滤的影响 17

3.2.2 pH对纳滤的影响 18

3.2.3 盐浓度对纳滤的影响 19

3.3 活性黑的纳滤实验 22

3.3.1 膜面流速对纳滤的影响 22

3.3.2 pH对纳滤的影响 23

3.3.3 盐浓度对纳滤的影响 24

第四章 结论 27

参考文献 28

致谢 30

第一章 绪论

1.1 研究背景

当今，中国的工业快速发展，大量的工业废水排出，造成了严重的污染问题，工业废水排放问题的解决迫在眉睫。工业废水中会排放出大量的高盐废水，不仅仅浪费了资源，同时也会提高江河水质矿化度，导致土壤、地表水、地下水的污染越来越严重。对于含盐废水污染的治理以及其中盐的处理和回收利用越来越引起人们的重视。

同时，染料工业在国民经济中占有重要的地位，是化学工业的重要组成成分。其生产过程不但会产生大量的废水会严重污染环境，而且在生产过程盐分的盐析会致使染料纯炖的降低，从而降低染料的品质。我国每年都会排放大量的印染废水，由于印染废水具有高色度、高盐度、高COD、难降解并且废水回利用率低、水资源消耗量大等特点，因而如何解决印染废水回收利用、减轻印染废水的污染也成了急需解决的问题。

1.2 膜分离技术

膜分离技术是近些年来发展迅速的处理技术，因其有高效率、节约资源能耗且使用寿命较长的优点，已经成为解决当今人类资源短缺危机以及环境严重污染等问题的高新技术，目前该技术在水处理、高纯水制备、节能等领域发挥了重要作用。膜分离技术在工业上大致分为微滤、超滤、纳滤、反渗透和膜蒸馏等，因其采用不同的分离类型，所以不同膜分离技术的分离机理也有所区别。

我国研究最早的膜技术是离子交换膜技术。改革开放以来，膜技术以分离膜为基础飞速的发展。近些年微滤膜^[1][1]的应用增长比较迅猛，我国平均每年的微滤膜总产值在7800万元人民币左右。当前国内最广泛应用的膜分离技术是超滤，占据了整个膜产业四分之一以上的份额。反渗透技术^[2]是膜技术中在中国开发应用最早的一种，主要用于锅炉补给水的处理、苦咸水脱盐、海水淡化和饮用水的制备。近年来渗透汽化膜技术和气体膜分离技术^[3]也应用到了更多的领域，无论从材料应用，亦或是产品开发等方面，都已呈现出诸多实用价值，接近或已达到国际先进水平的成果。而国内的纳滤技术的开发与应用方面仍然处于初始阶段，目前尚未形成成熟产业，但近些年来纳滤技术的开发研究也取得了进步。总体而言，中国的膜分离技术与世界先进水平相比仍有不小的差距，需要进一步研究完善理论体系，以取得更广、更深的应用^[4]。

1.3 纳滤技术

1.3.1 纳滤技术的研究进展

纳滤技术是近十几年来快速发展的一种新型的分离处理技术，它主要利用孔径的筛分作用以及荷电效应对物料进行选择性分离^[5]，其在分离过程中无需任何的化学反应，同时不会破坏物质的生物活性，并且设备的投资费用和运行费用相对较低，因而被越来越广泛的应用于水处理、染料、食品等工业中的各种浓缩、分离等过程，并在应用中取得了良好的经济效益和社会效益^[6]。纳滤技术是介于反渗透和超滤之间的新型纳米级技术，对分子量在200-1000的有机物具有良好的脱离性能。纳滤在处理无机方面，对一价盐的截留效果较差，而对二价以及多价离子则有较优秀的处理效果^[7]。同时纳滤膜具有过滤和分解的能力，这主要是因为其有特殊的范围孔径控制和特殊的制备方法^[8]。目前，纳滤膜的常见材料主要有醋酸纤维素（CA）、无机物、超薄复合芳香聚酰胺膜（TFCPA）、磺化聚（醚）砜类纳滤复合膜（SPS,SPES）等，制备纳滤膜的常见方法主要有转移法、界面聚合法、层层自组装法等^[9]。

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