二级出水典型污染物超滤膜污染行为的分子动力学模拟研究

以6-羧基葡萄糖、半胱氨酸和水杨酸分别代表二级出水的3种典型污染物多糖(SA)、蛋白质(BSA)和腐殖酸(HA)的分子组成,通过分子动力学(MD)技术,模拟了二级出水典型污染物,与醋酸纤维素(CA)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)等3种主流商业膜材料之间的结合能(ΔE),作为对具有特征污染物性质的二级出水,在不同的膜材料上产生膜污染行为的判断依据.MD数据显示:PVDF结构单元与6-羧基葡萄糖和水杨酸分子间的ΔE高于半胱氨酸,而PES结构单元与半胱氨酸分子间的ΔE值高于其它分子间的组合.3种污染物在超滤膜上的过滤通量衰减及膜污染指数,证实了MD对PVDF膜上SA和HA污染性更高,而BSA在PES膜上更易产生膜污染的预测结论;分别对6-羧基葡萄糖、水杨酸、半胱氨酸与3种聚合物结构单元间的ΔE值,与SA、HA、BSA的超滤操作初始通量衰减率间进行了线性拟合,得到的拟合系数分别为0.9981、0.9555、0.7186,说明半胱氨酸作为蛋白质类代表物进行分子模拟尚有一定的不足.

染料探针技术对二级出水中优势污染物的定量检测

分别以刚果红和中性红为染料探针,建立了牛血清蛋白质(BSA)和海藻酸多糖(SA)含量与共振光散射(RLS)发射光谱强度间的线性关系;以甲苯胺蓝为染料探针,建立了腐殖酸(HA)含量与紫外吸光度间的线性关系;优化了3种标准物质的检测浓度范围及溶液p H值条件;考察了染料探针分析方法对标准物的二元和三元混合样品中的回收率.结果表明在适宜的浓度范围内,BSA、HA、SA浓度与染料探针光谱强度间的线性相关系数R>0.98,3种标准物在混合样品中的回收率不小于95%,标准误差低于0.11%.以紫外光谱和3D-EEM光谱特征作为城市污水二级出水样品中蛋白质、多糖和腐殖酸的定性依据,确认了4种二级出水样品中的优势污染物.通过染料-探针技术与国标法测得的多糖和蛋白质质量浓度的相对偏差在1.2%~0.04%之间.

两亲性共聚物共混PVDF超滤膜的界面性质与抗蛋白质污染的研究

考察了两亲性共聚物聚氧乙烯/聚氧丙烯/聚氧乙烯[PEO-PPO-PEO（F127）]共混聚偏氟乙烯（PVDF）铸膜液，在水相凝胶浴中的相转化动力学过程。结合衰减全反射傅立叶转变红外光谱（ATR-FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等表征手段，分析了 F127含量在 PVDF 膜表面的 PEO 富集率、膜微观形貌及结构参数的影响规律。以静态吸附量、过滤比通量衰减及膜污染阻力模型，评价了 F127/ PVDF 共混膜对牛血清蛋白（BSA）的抗污染性能。结果表明随着 F127添加量增大，相转化延迟分相行为增强，膜表面及内部孔径和孔隙率升高，表面粗糙度增大，膜面 PEO 富集率的增幅在 F127含量达15％后趋于稳定。 F127含量在15％～25％之间的共混膜有较高的渗透通量和 BSA 截留率，静态吸附量低，比通量衰减速度慢，不可逆污染指数低，堵孔阻力及滤饼层阻力分布系数小，表现了良好的抗污染性能。

臭氧预处理制备PVDF接枝SSS离子交换膜

为了降低离子交换膜的制膜费用,同时为后期微生物燃料电池中的应用提供依据和参考,实验研究了用臭氧预处理过氧化苯甲酰(BPO)引发条件制备聚偏氟乙烯(PVDF)接枝对苯乙烯磺酸钠(SSS)聚合物(PVDF-g-SSS)。傅里叶红外分光光度计(FT-IR)确认了产物的化学组成,用溶剂挥发法制得离子交换膜(PS膜)。通过X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了膜的结晶形态及膜面元素组成,并考察SSS单体用量对膜的离子交换容量、电导率及亲水性等性质的影响。结果表明:接枝反应对PVDF晶型影响较小,PS膜表面有S元素生成;臭氧处理后PVDF易与SSS发生接枝聚合反应,且离子交换容量与SSS单体用量成较好的线性关系,当PVDF/SSS的配比为1∶5,PVDF-g-SSS占铸膜液含量的5%时,PS膜的最高离子交换容量可达2.5 mmol·g^(-1),电导率可达0.046 s·cm^(-1)。