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摘 要

膜分离技术是一种新型高效的分离、浓缩技术，因其在使用时对环境无污染而且占地使用面积小、过滤性能高，近几十年来在工业领域和科研实践中已经得到了广泛的应用。但因为膜污染的存在，膜应用又受到了一定限制。聚偏氟乙烯( PVDF) 具有良好的化学稳定性，热稳定性和机械强度, 是一种综合性能良好的分离膜材料。然而，膜污染导致膜的渗透性下降，所以运营成本将会增高。因此，减轻膜污染的研究是必不可少的。

本课题中选取四种不同孔径大小的PVDF中空纤维超滤膜来研究有机物对污染程度的影响，选用线性大分子的有机物葡聚糖为污染物，考察了不同孔径的膜在不同条件被污染后孔径衰减程度和通量变化的影响。探究不同了孔径的膜在污染过程中的阻力分布并比较有机物对不同孔径膜的污染行为差异。

关键词：PVDF中空纤维膜；膜污染；葡聚糖；临界通量

Study on the anti fouling property of PVDF hollow fiber membrane

ABSTRACT

Membrane separation technology is a new and efficient separation, concentration techniques, as in the use of environmental pollution but also covers the use of a small area, high filtration performance, in recent decades in the field of industrial research and practice has been widely used . But because of the presence of membrane fouling, and film applications and subject to certain restrictions. Polyvinylidene fluoride (PVDF) has good chemical stability, thermal stability and mechanical strength, good overall performance of a membrane material. However, the permeability of the membrane leading to membrane fouling is reduced, the operating costs will increase. Therefore, the study of membrane fouling mitigation is essential.

This paper selected four different pore size PVDF hollow fiber ultrafiltration membrane to study the effect of organic matter on the degree of contamination, the choice of linear organic macromolecular dextran pollutants studied film is contaminated with different pore sizes in different conditions after aperture attenuation and flux changes. Explore different pore size of the membrane resistance in the process of distribution of pollution and compare the behavior of different organic pollution of membrane pore size differences.

KEYWORDS：PVDF hollow fiber membrane；membrane fouling；dextran；Critical flux

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1研究背景 1

1.2 PVDF中空纤维膜 1

1.3膜污染机理及清洗 2

1.4膜污染的影响因素 3

1.4.1污染物的种类 3

1.4.2膜材料的性质 4

1.4.3膜过滤方式 5

1.4.4临界通量理论 6

1.5 本课题的意义与目的 6

第二章 实验部分 7

2.1实验材料 7

2.2膜的表征 8

2.2.1纯水通量 8

2.2.2 孔隙率 8

2.2.3孔径分布 9

2.2.4SEM图像 9

2.3膜污染测试 10

2.4临界通量 11

2.5阻力计算方法 11

第三章 实验结果与分析 12

3.1 膜的表征 12

3.2 葡聚糖的污染对膜孔结构和渗透性能的影响 13

3.3 葡聚糖分子量对膜污染的影响 15

3.4 临界通量 17

3.5 污染阻力的计算 18

第四章 结论 21

参考文献 22

致 谢 24

第一章 文献综述

1.1研究背景

近年来，由于工业、农业等产业的发展，水资源短缺以及污染都成了迫在眉睫的问题。膜分离技术作为一种新兴、高效的分离技术，在环保领域应用广泛，超滤膜能够截留水质中的微粒，胶体和分子有机物，达到进化水质的目的。以PVDF 中空纤维超滤膜为核心的连续膜过滤技术(CMF)在地表水处理，城市污水回用和海水淡化深度预处理方面有着巨大的市场应用前景。

在21世纪的多数工业中，膜分离技术所占地位是举足轻重的。但是由于膜污染因素这一技术又受到了限制。因为膜的污染问题的存在，造成的损失也非常巨大。因此，膜污染问题备受关注。

1.2 PVDF中空纤维膜

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶性聚合物, 玻璃化温度-39 ℃, 结晶熔点约170℃， 热分解温度在316 ℃以上, 机械性能优良, 具有良好的耐冲击性、耐磨性、耐候性和化学稳定性，聚偏氟乙烯（PVDF）膜是一种新兴膜材料，目前世界公认的高抗污染材料。作为一种含氟的高分子材料，由于其中的氟元素具有较强的负极性，从而使PVDF膜不易吸附有机物而具备良好的抗污性能。PVDF树脂为疏水材料。纺制PVDF中空纤维膜丝时，一般都会对PVDF膜进行亲水性改性。改性后生产出来的PVDF膜丝亲水性能好，表面开孔率高，分布均匀。

PVDF中空纤维膜组件单位体积填装密度大，组件的产水量大；分离孔径在0.05-0.22μm；过滤精度高，动态过滤、抗阻塞能力强；无相态变化，不需要在水中加入絮凝剂，对过滤体系无污染。

目前，超滤膜不能广泛应用于实际工程中，其主要原因是膜污染问题增加了其使用成本。解决膜污染问题的前提是对膜污染机理有深入的了解。

1.3膜污染机理及清洗

膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特征的不可逆变化现象^[5]。当膜投入使用，即与料液发生接触，膜污染就已经产生了。

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