離子強(qiáng)度對(duì)不同電性蛋白質(zhì)超濾膜污染行為的影響機(jī)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(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，待處理水中溶解性有機(jī)物引起的膜污染問(wèn)題是限制其高效低耗運(yùn)行的主要屏障，而廢水中存在的大量蛋白質(zhì)類有機(jī)物是一類典型的膜污染物質(zhì)，因此，探明蛋白質(zhì)類有機(jī)物的污染機(jī)制對(duì)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(fù)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(qiáng)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(guò)濾試驗(yàn)、膜通量恢復(fù)試驗(yàn)與BSA去除率的變化特征，解析不同離子強(qiáng)度對(duì)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：
　　（1）在本課題組以往的研究基礎(chǔ)上，成功制備微米級(jí)的BSA膠體探針，并驗(yàn)證了所制備BSA膠體探針的實(shí)用性。通過(guò)原子力顯微鏡（AFM）結(jié)合BSA膠體探針，實(shí)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(cè)定，為解析離子強(qiáng)度

3、對(duì)蛋白質(zhì)污染微觀作用機(jī)制提供了技術(shù)支持。
　　（2）首先考察了pH=3.0，即BSA帶正電條件下，BSA對(duì)PVDF超濾膜的污染行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)離子強(qiáng)度從0增大到100mmol/L時(shí)，BSA膜污染速率及污染幅度逐漸增大，主要是因?yàn)殪o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(jìn)而B(niǎo)SA-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(qiáng)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(lái)越密實(shí)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(diǎn)時(shí)，當(dāng)離子強(qiáng)度從0增大到1mmol/L時(shí)，膜污染速率及污染幅度隨著離子強(qiáng)度的增大而增大；但是，當(dāng)離子強(qiáng)度從1增大到100mmol/L時(shí)，膜污染速率及污染幅度隨著離子強(qiáng)度的增大而減小。這主要是因?yàn)?，在離子強(qiáng)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(qiáng)度繼續(xù)增大，BSA及膜表面會(huì)累積大量的水合陽(yáng)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(fù)電條件下，當(dāng)離子強(qiáng)度從0增大到10mmol/L時(shí)，BSA引起的膜污染速率隨著離子強(qiáng)度的增大而增大；但是，當(dāng)離子強(qiáng)度達(dá)到100mmmol/L時(shí)，對(duì)應(yīng)的膜污染速率及