论文总字数：12354字

摘 要

本文着重考察了溶液环境对陶瓷膜截留染料性能的影响。本文研究了盐种类、盐浓度、染料浓度及染料溶液pH对陶瓷膜截留染料性能的影响。结果表明盐的种类与浓度、染料浓度及pH均对陶瓷膜截留染料的性能有一定影响。对于单盐-染料体系，随着盐浓度的增大，稳定通量降低，染料与盐截留率也降低；混盐-染料体系与单盐-染料体系相比，呈现较高的稳定通量，染料的截留率随着离子强度的增大而降低。随着pH的升高，膜污染减轻，稳定通量呈增大趋势。本研究对陶瓷膜用于染料废水的净化提供了数据支撑。

关键词：染料 陶瓷膜 膜通量 截留率

Abstract

This paper investigated the effect of solution environment on ceramic membrane performance when treating dye wastewater. In this study, the influences of the parameters including the types of salt, salt concentration, the concentration of dye and dye solution pH on the steady-state flux and rejection were researched. The results showed that all the parameters have a significant effect on the membrane flux, but no obvious change of dye rejection was observed. For the single salt - dye mixture, both the steady-state flux and rejection of dye and salt decreased with the increase of salt concentration. Compared with single salt - dye mixture, a relative high steady-state flux was observed, but the rejection of dye and salt also decreased with increasing the ionic strength. With the increase of pH, membrane steady-state flux increased due to the low membrane fouling. But the rejection of dye decreased with increasing pH. This study provides data support for the application of ceramic membrane in treating dye wastewater.

KeyWords: dye; ceramic membrane; flux; rejection

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 研究背景 1

1.2陶瓷膜的应用及原理 2

1.3陶瓷膜应用中的问题及处理 3

1.3.1膜污染的原因 3

1.3.2减轻膜污染的方法 3

1.3.3影响膜截留的因素 3

1.4研究目的与意义 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验材料 6

2.2 实验设备 7

2.3 分析和计算方法 7

2.4 实验方案与方法 9

第三章 结果与讨论 10

3.1 盐浓度与种类对陶瓷膜截留染料性能的影响 10

3.2 CNaCl/CNa2SO4对陶瓷膜截留染料性能的影响 11

3.3 染料浓度对陶瓷膜截留染料性能的影响 13

3.4 溶液pH对陶瓷膜截留染料性能的影响 14

第四章 结论与展望 16

参考文献 17

致谢 20

第一章 文献综述

1.1 研究背景

随着现代社会的高速前进，我国的工业、农业得到了迅猛发展,而与此同时水污染的情况也在日益加重，现在已经成为不可忽视的社会问题。在我国，城市和农村的水源都受到不同程度的污染，城市由于发展的迅速污染的情况也要远远高于农村，而其中印染废水特别是染料废水占了很大一部分比例。这一类废水由于颜色比较深，废水中的有机污染物含量也非常的高并且其组成的成分复杂，毒性较强等各种因素而难于被生物降解处理，而且废水中的一些染料抗光解、抗氧化性能强，且染料中含有多种含有生物毒性或者致癌物质非常难于降解，所以用常规的方法难以进行污水的处理，给环境带来了非常严重的污染，越来越阻止着城市的发展以及影响这人们的身体健康。

印染废水的成分非常复杂，它与多方面的因素有关非常难于控制。因生产的需要会加工不同种类的纤维，而纤维所用的染料、助剂、机器设备以及操作方法也会各不相同,这就会使得印染废水含有不同的成分变得难以处理。各类不同类纤维如纤维素纤维、蛋白质纤维、合成纤维等所用染料及助剂造成污染的成分有如下几种：直接染料所用助剂为：Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄；表面活性剂活性染料所用助剂为:NaOH、Na₂CO₃、Na₂SO₄、NaCl、表面活性剂；还原染料所用助剂为:NaOH、Na₂SO₄、Na₂Cr₂O₇、H₂O₂、NaBO₃、CH₃COOH、表面活性剂；硫化染料所用助剂为：Na₂S、Na₂CO₃、NaCl、H₂O₂，冰染料所用助剂为：NaOH、NaNO₂、HCl、皂洗剂等表面活性剂；颜料所用助剂为：浆料、粘合剂、树脂等^[1]。

印染废水处理方法有非常多，传统上有物理化学法如吸附、气浮、混凝、氧化等，生物处理方法以及它们两者相结合的方法，但是在废水处理中所得到的效果均不太理想。因此，新技术的开发成为了当今相关专业关注的课题。膜技术作为新一代的分离技术已广泛应用于物料分离及废水处理。膜的一般定义是指两相之间的选择性屏障，也就是说它对溶液中的某一(或某些)成分有选择透过性的本领。而将无机膜与有机膜相比，则无机膜由于它具有较好的化学稳定性，并且能够耐酸、碱、有机溶剂以及耐高温，抗微生物污染能力强等因素，使得无机膜适在生物医药领域有着广泛的应用，而又因为无机膜具有机械强度高,再生能力强，孔径分布窄等优点，已被广泛用于水处理、气体分离、液体分离、工业催化等多种行业^[2]。在膜领域所占的市场份额中无机陶瓷膜所占的比例还是比较小，但是其发展速度异常迅猛。由于陶瓷膜的诸多优点如其化学特性上有着较好的性能，成本的逐渐降低等，使得陶瓷膜的应用渐渐增多，并且能够广泛应用于新型废水处理技术中，因此可以相信在以后的时间里无机膜市场销售额将会以非常高速的年增长率增长。这也是无机膜的研究越来越引起各国广泛重视的原因，其研究、开发和应用也已经取得了重大的进展。

1.2陶瓷膜的应用及原理

科研人员对陶瓷膜这一新型材料的研究始于上个世纪的40年代，其发展可分为3个不同的阶段:用于铀的同位素分离的核工业时期，在这一时期建成了膜面积达400万平方米的陶瓷膜的富集工厂，以无机微滤膜和超滤膜为主的液体分离时期和以膜催化反应为核心的全面发展的时期^[3]。通过这3个阶段的发展，科研人员对无机陶瓷膜的研究已初步成形并且对使用无机陶瓷膜进行分离的技术也己初步投入生产，初具了产业化的形态。陶瓷膜分离技术在20世纪80年代初期成功地在法国的奶业和饮料如啤酒、果酒等产业推广应用成功后，其技术和产业地位逐步确立，并且其分离的应用也已从食品方面拓展到工业制造也。其拓展工业领域包括食品工业、生物工程、环境工程、化学工程、石油化工、冶金工业等领域，成为苛刻条件下精密过滤分离的重要新技术^[4]。1998年网上公布了膜和膜设备生产厂家及经营公司，数字已经很惊人，居然达到了452家，这452家厂家和公司包括了金属膜厂以及陶瓷膜生产厂等；在上个世纪无机分离膜领域所占的市场份额还比较小，据1997年美国市场销售的调查，无机膜所占的市场额约为1亿美元，其中陶瓷膜占80%左右；另据估计，2004年世界陶瓷膜的市场销售额约超过100亿美元，无机膜的市场占有率占12%^[5]。由于陶瓷膜在精密过滤分离中的成功应用，陶瓷膜的市场销售额以35%的年增长率增长。

近年来针对陶瓷膜的应用研究已有诸多报道，如：Soma等人采用微滤膜处理印染废水^[6]。膜面流速为3m/s～5m/s,操作压力为0.1MPa～0.5MPa，研究表明，对于不溶性染料去除率大于98％的染料废水，可以通过加入一些表面活性剂，这样的处理方法可以使去除率大于96％。王振余，郭树才用0.11μm的多孔炭膜处理染料水溶液，考察了甲基紫、蒽醌蓝、蒽醌艳蓝色基、直接大红、依加诺黄3GL、直接翠蓝G等染料的脱色效果,结果发现,炭膜对染料与水有很好的分离效果,对所考察的几种染料,其截留率为95％～98％，水的渗透速率介于65~200L/(m²·h·MPa)^[7]。

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