離子強度對不同電性蛋白質(zhì)超濾膜污染行為的影響機制研究.pdf

1、超濾技術(shù)被廣泛應(yīng)用于污水處理與回用領(lǐng)域，但是，在實際運行過程中，待處理水中溶解性有機物引起的膜污染問題是限制其高效低耗運行的主要屏障，而廢水中存在的大量蛋白質(zhì)類有機物是一類典型的膜污染物質(zhì)，因此，探明蛋白質(zhì)類有機物的污染機制對膜污染控制至關(guān)重要。
　　本文選用牛血清蛋白（BSA）代表水中蛋白類污染物，分別在BSA帶正電、負電及電中性條件下，考察超濾膜-BSA及BSA-BSA之間的相互作用力隨離子強度的變化特征，結(jié)合相應(yīng)條件下BSA

2、在PVDF超濾膜面的吸附行為及吸附層結(jié)構(gòu)特征、宏觀超濾膜過濾試驗、膜通量恢復(fù)試驗與BSA去除率的變化特征，解析不同離子強度對不同電性蛋白質(zhì)的超濾膜污染行為的影響特征。主要成果如下：
　?。?）在本課題組以往的研究基礎(chǔ)上，成功制備微米級的BSA膠體探針，并驗證了所制備BSA膠體探針的實用性。通過原子力顯微鏡（AFM）結(jié)合BSA膠體探針，實現(xiàn)了各種水質(zhì)條件下PVDF超濾膜與BSA及BSA與BSA之間相互作用力的定量測定，為解析離子強度

3、對蛋白質(zhì)污染微觀作用機制提供了技術(shù)支持。
　?。?）首先考察了pH=3.0，即BSA帶正電條件下，BSA對PVDF超濾膜的污染行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)離子強度從0增大到100mmol/L時，BSA膜污染速率及污染幅度逐漸增大，主要是因為靜電作用力的變化是控制BSA膜污染行為的主導(dǎo)因素。PVDF-BSA之間的靜電吸引力導(dǎo)致BSA快速覆蓋超濾膜表面，進而BSA-BSA之間的相互作用力成為控制膜污染的主要因素。而隨著離子強度的持續(xù)增大，BSA

4、-BSA之間的靜電排斥力逐漸減小，導(dǎo)致BSA在PVDF超濾膜面的吸附累積速率加劇，膜表面形成越來越密實的BSA污染層，且膜污染速率也逐漸增大，完全遵循DLVO理論。
　?。?）在pH=4.7，即BSA等電點時，當(dāng)離子強度從0增大到1mmol/L時，膜污染速率及污染幅度隨著離子強度的增大而增大；但是，當(dāng)離子強度從1增大到100mmol/L時，膜污染速率及污染幅度隨著離子強度的增大而減小。這主要是因為，在離子強度較低條件下，靜電作用力

5、是控制膜污染的主要因素。但是，當(dāng)離子強度繼續(xù)增大，BSA及膜表面會累積大量的水合陽離子，有效觸發(fā)了PVDF-BSA及BSA-BSA間的水合排斥力，不但降低了BSA在膜面的吸附累積，且膜面形成松散多孔的BSA污染層，最終引起膜污染的減緩。
　?。?）在pH=9.0，BSA帶負電條件下，當(dāng)離子強度從0增大到10mmol/L時，BSA引起的膜污染速率隨著離子強度的增大而增大；但是，當(dāng)離子強度達到100mmmol/L時，對應(yīng)的膜污染速率及