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摘 要

膜分离技术是污水处理的一种重要手段，但一直受限于分离膜的性能。本文选用两种不同浓度的改性剂组合对纤维素膜改性，分别是聚碳酸酯和N-甲基吡咯烷酮与四氢呋喃和聚氟乙烯，利用疏水性大分子覆盖纤维素膜以达到疏水改性。然后从过滤时间、去污率、水通量和抗污染性四个方面评测纤维素改性膜的膜性能。当1cm²的纤维素膜吸收250毫克改性剂时体现出最强的疏水性，去污率达到80%左右，改性膜在经过五次重复使用后水通量和去污率保持稳定，但是过滤时间长，导致水通量低。在两种改性剂中，四氢呋喃和聚氟乙烯的组合拥有和另一组相同的去污能力和抗污染性，但是过滤时间短，因此更适合作为纤维素膜的改性剂。

关键词： 纤维素膜；亲水改性；膜分离；油水分离；

Abstract

Membrane separation technology is an important means of wastewater treatment, but has been limited by the performance of membrane separation. In this paper, two modifiers with different concentrations were used to modify cellulose membrane, namely polycarbonate and n-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran and polyfluoroethylene, and the hydrophobic modification was achieved by covering the cellulose membrane with hydrophobic macromolecules. Then the membrane properties of cellulose modified films were evaluated from four aspects: filtration time, decontamination rate, water flux and anti-pollution. When the 1cm² cellulose membrane absorbed 250 mg of the modifier, it showed the strongest hydrophobicity, and the deconflution rate reached about 80%. After five times of repeated use, the water flux and deconflution rate of the modified membrane remained stable, but the filtration time was long, resulting in low water flux. In the two modifiers, the combination of tetrahydrofuran and polyfluoroethylene has the same decontamination capacity and anti-pollution performance as the other group, but the filtration time is short, so it is more suitable as a modifier of cellulose membrane.

Keywords: the cellulose membrane;the hydrophilic modification;membrane separation; oil/water separation.

目录

第一章 文献综述 5

1.1含油废水油水分离的需求 5

1.1.1含油废水净化需求 5

1.2膜分离技术 5

1.3纤维素复合膜的制备及油水分离研究进展 6

1.3.1 纤维素/陶瓷复合膜 6

1.3.2纤维素复合气凝胶 7

1.3.3 盐酸多巴胺改性的水下超疏油膜 8

1.4纤维素复合膜的工业应用瓶颈 9

1.5 本课题研究内容 10

第二章 实验方法探索 11

2.1 试剂 11

2.2 仪器设备 11

2.3实验方法和材料 12

2.3.1改性剂 12

2.3.2复合膜的制备 13

2.3.3乳化油的制备 13

2.3.4疏水性测试 14

2.3.5抽滤 14

2.3.6水通量的计算 15

2.3.7去污率 15

2.3.8抗污染性 15

2.4 实验原理 15

2.4.1改性原理 15

第三章 结果分析与讨论 16

3.1纤维素复合膜疏水性 16

3.2 纤维素复合膜的分离性能 17

3.2.1去污率 17

3.2.2过滤时间 22

3.2.3水通量 24

3.2.4抗污染性 25

3.3纤维素复合膜与改性剂浓度 26

3.4纤维素复合膜与改性剂种类 27

3.5菌体分离性能测试 28

第四章 结论 29

参考文献 30

致谢 32

第一章 文献综述

1.1含油废水油水分离的需求

1.1.1含油废水净化需求

我国正处于工业高速发展阶段，但这种令人瞠目结舌的效率是建立在对环境造成大量损害的基础上的，这不是一种绿色、健康、可持续发展的发展方式^【1】，因此近几年国家对于大型工厂的环保要求提的很高，比如最常见的废水处理，每一家大型工厂的废水都必须经过处理并且达到相应的排放要求才能允许排放。工业废水有很多种类，其中主要的是含油废水和发酵液。含油废水几乎会出现在每一家工厂的废水池中，体积庞大而且涵盖的行业广泛^【2】。如果不经过处理直接排放至河流中，会影响农作物的生长甚至会造成其死亡，同样水生生物也会因为含油废水而处于严重缺氧状态直至死亡，因此对含油废水进行处理是势在必行的。

1.2膜分离技术

膜分离技术是一种以分离膜为核心，进行分离、浓缩和提纯物质的一门新兴技术^【3】。该技术是一种使用半透膜的分离方法，利用膜对混合物中各组分的选择通透性来分离、浓缩和纯化目标产物。膜分离过程在常温下进行，具有设备简单、操作方便、处理效率高和节省能量等优点，适用于热敏物料、无相变和无化学变化的分离过程，已成为一种新型的分离单元操作^[4-7]。目前膜分离技术已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一^【8-11】。

1.3纤维素复合膜的制备及油水分离研究进展

想要形成纤维素复合膜，可以通过化学法，利用有机溶剂攻击纤维素膜原有的基团，以达到提高分离能力的目的；或者通过物理法，在原有膜的基础上添加上纤维素的性质达到互补的目的。

1.3.1 纤维素/陶瓷复合膜

纤维素/陶瓷复合膜的主要研究思路是在原有的陶瓷膜的基础上，将纤维素颗粒加入到陶瓷膜的孔隙中，起到填补的作用。

首先制备纤维素溶液：按照纤维素溶解液的配方依次添加药品，其中氢氧化钠、尿素和水的质量比为7：12：81，将得到的溶解液液放入冰箱预冷至-10℃，备用。取一定量的纤维素溶解液，加入8%质量分数的纤维素粉末^【12-14】，后在冰浴的条件下搅拌1h，得到澄清透明的纤维素溶液^[15]。

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