微滤膜界面生物型污染特征与影响因素研究
发布时间：2023-05-05 23:40
生物型膜污染在膜法水分离技术过程长期存在且不可避免,直接影响膜分离效能与膜材料使用寿命。由于生物型污染过程的复杂性,目前国内研究存在着对微生物在膜表面的吸附过程研究较少、影响生物污染发展的关键因素不明确、化学清洗方法对膜性能的影响的认识不足等问题。本论文以聚偏氟乙烯微滤膜为研究对象,对典型细菌与膜表面的界面作用能分析,识别了影响细菌在膜表面吸附的关键因素;分析长期过滤下膜通量、阻力和膜表面生物膜之间的内在关联,确定了不同因素对生物污染发展的影响,并明确了生物污染中界面能变化对细菌吸附的影响;通过对生物污染和化学清洗后膜性质的分析,研究了微滤膜的长期运行性能。研究了细菌在微滤膜界面的沉积和吸附行为。通过研究细菌沉积导致的膜通量和阻力的变化,识别了错流过滤中细菌在微滤膜表面沉积污染的模型。通过XDLVO理论对细菌颗粒与微滤膜的界面作用能计算以及静态吸附实验验证,确定了不同因素对细菌吸附的影响。结果表明:错流过滤开始时细菌污染符合中间孔堵模型,随后符合滤饼过滤模型,操作压力和细菌浓度是主要影响因素;共存有机物会影响细菌吸附,如蛋白类污染后的微滤膜的膜-细菌界面能由11800 KT下降至-19...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及课题来源
1.1.1 研究背景
1.1.2 课题来源
1.2 膜分离技术概述
1.2.1 膜分离技术原理及应用
1.2.2 膜污染的定义与分类
1.2.3 膜清洗方法及特点
1.3 膜生物污染概述
1.3.1 膜生物污染的产生及发展过程
1.3.2 膜生物污染层的组成与性质
1.3.3 生物污染对膜性能的影响
1.4 膜生物污染机制研究现状
1.4.1 微生物颗粒沉积的影响因素
1.4.2 扩展双电层理论在微生物颗粒吸附中的应用
1.4.3 微生物生长代谢作用及化学清洗对膜性能的影响
1.5 研究目的与意义
1.6 研究内容与技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线图
第2章 实验材料与方法
2.1 实验装置
2.2 实验材料
2.2.1 实验药品与膜材料
2.2.2 细菌的培养与分离方法
2.2.3 细菌颗粒与细胞膜的固定
2.2.4 细菌胞外聚合物的提取
2.3 检测方法
2.3.1 水质指标的检测
2.3.2 接触角的测定
2.3.3 Zeta电位的测定
2.3.4 激光共聚焦显微镜
2.3.5 冷场发射扫描电子显微镜
2.3.6 傅里叶红外光谱分析仪
2.4 膜性能及污染模型分析方法
2.4.1 膜通量与膜阻力计算方法
2.4.2 膜污染模型与参数计算
2.4.3 污染物截留率测定方法
2.5 扩展双电层理论
2.5.1 固体表面能与表面电位
2.5.2 固体表面间的界面能
第3章 微滤膜界面菌体沉积与吸附行为研究
3.1 错流过滤中膜界面细菌沉积影响因素分析
3.1.1 进水细菌浓度对微滤膜通量及膜阻力的影响
3.1.2 跨膜压差对细菌颗粒沉积的影响
3.1.3 错流速度对细菌颗粒沉积的影响
3.2 细菌颗粒在微滤膜表面的吸附行为研究
3.2.1 细菌与微滤膜的性质
3.2.2 微滤膜与不同细菌的界面能
3.2.3 细菌在微滤膜界面吸附能力研究
3.3 有机物质对细菌吸附行为影响分析
3.3.1 典型有机污染物与污染微滤膜的性质
3.3.2 有机物污染微滤膜与铜绿假单胞菌的界面能研究
3.3.3 铜绿假单胞菌错流过滤中在污染微滤膜上的吸附行为研究
3.4 环境条件对细菌吸附的影响
3.4.1 离子强度对细菌吸附的影响
3.4.2 温度对细菌吸附的影响
3.5 本章小节
第4章 微滤膜界面细菌生长行为及其影响研究
4.1 微生物生长的影响因素研究
4.1.1 进水物料对微生物生长的影响研究
4.1.2 温度对微生物生长的影响研究
4.1.3 水力条件对微生物生长的影响研究
4.2 微生物污染对膜过滤效果影响研究
4.2.1 微生物对微滤膜出水水质的影响
4.2.2 微生物生长对典型污染物的截留效果
4.3 微生物污染过程中细菌生长及吸附行为的影响研究
4.3.1 微滤膜表面微生物形态变化研究
4.3.2 微滤膜表面能与表面电位变化研究
4.3.3 污染微滤膜与细菌颗粒界面作用能研究
4.4 本章小节
第5章 生物型污染及清洗对微滤膜性质的影响研究
5.1 生物型污染对微滤膜性能的影响
5.1.1 膜通量和阻力的变化
5.1.2 微观形貌变化分析
5.1.3 微滤膜红外光谱分析
5.2 化学清洗对微滤膜性能的影响
5.2.1 膜通量和阻力的恢复
5.2.2 特征污染物的截留率
5.3 长期生物污染及化学清洗对细菌吸附的影响研究
5.3.1 生物型污染膜与铜绿假单胞菌界面能分析
5.3.2 静态吸附实验
5.4 本章小节
结论
参考文献
致谢
本文编号：3808592
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及课题来源
1.1.1 研究背景
1.1.2 课题来源
1.2 膜分离技术概述
1.2.1 膜分离技术原理及应用
1.2.2 膜污染的定义与分类
1.2.3 膜清洗方法及特点
1.3 膜生物污染概述
1.3.1 膜生物污染的产生及发展过程
1.3.2 膜生物污染层的组成与性质
1.3.3 生物污染对膜性能的影响
1.4 膜生物污染机制研究现状
1.4.1 微生物颗粒沉积的影响因素
1.4.2 扩展双电层理论在微生物颗粒吸附中的应用
1.4.3 微生物生长代谢作用及化学清洗对膜性能的影响
1.5 研究目的与意义
1.6 研究内容与技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线图
第2章 实验材料与方法
2.1 实验装置
2.2 实验材料
2.2.1 实验药品与膜材料
2.2.2 细菌的培养与分离方法
2.2.3 细菌颗粒与细胞膜的固定
2.2.4 细菌胞外聚合物的提取
2.3 检测方法
2.3.1 水质指标的检测
2.3.2 接触角的测定
2.3.3 Zeta电位的测定
2.3.4 激光共聚焦显微镜
2.3.5 冷场发射扫描电子显微镜
2.3.6 傅里叶红外光谱分析仪
2.4 膜性能及污染模型分析方法
2.4.1 膜通量与膜阻力计算方法
2.4.2 膜污染模型与参数计算
2.4.3 污染物截留率测定方法
2.5 扩展双电层理论
2.5.1 固体表面能与表面电位
2.5.2 固体表面间的界面能
第3章 微滤膜界面菌体沉积与吸附行为研究
3.1 错流过滤中膜界面细菌沉积影响因素分析
3.1.1 进水细菌浓度对微滤膜通量及膜阻力的影响
3.1.2 跨膜压差对细菌颗粒沉积的影响
3.1.3 错流速度对细菌颗粒沉积的影响
3.2 细菌颗粒在微滤膜表面的吸附行为研究
3.2.1 细菌与微滤膜的性质
3.2.2 微滤膜与不同细菌的界面能
3.2.3 细菌在微滤膜界面吸附能力研究
3.3 有机物质对细菌吸附行为影响分析
3.3.1 典型有机污染物与污染微滤膜的性质
3.3.2 有机物污染微滤膜与铜绿假单胞菌的界面能研究
3.3.3 铜绿假单胞菌错流过滤中在污染微滤膜上的吸附行为研究
3.4 环境条件对细菌吸附的影响
3.4.1 离子强度对细菌吸附的影响
3.4.2 温度对细菌吸附的影响
3.5 本章小节
第4章 微滤膜界面细菌生长行为及其影响研究
4.1 微生物生长的影响因素研究
4.1.1 进水物料对微生物生长的影响研究
4.1.2 温度对微生物生长的影响研究
4.1.3 水力条件对微生物生长的影响研究
4.2 微生物污染对膜过滤效果影响研究
4.2.1 微生物对微滤膜出水水质的影响
4.2.2 微生物生长对典型污染物的截留效果
4.3 微生物污染过程中细菌生长及吸附行为的影响研究
4.3.1 微滤膜表面微生物形态变化研究
4.3.2 微滤膜表面能与表面电位变化研究
4.3.3 污染微滤膜与细菌颗粒界面作用能研究
4.4 本章小节
第5章 生物型污染及清洗对微滤膜性质的影响研究
5.1 生物型污染对微滤膜性能的影响
5.1.1 膜通量和阻力的变化
5.1.2 微观形貌变化分析
5.1.3 微滤膜红外光谱分析
5.2 化学清洗对微滤膜性能的影响
5.2.1 膜通量和阻力的恢复
5.2.2 特征污染物的截留率
5.3 长期生物污染及化学清洗对细菌吸附的影响研究
5.3.1 生物型污染膜与铜绿假单胞菌界面能分析
5.3.2 静态吸附实验
5.4 本章小节
结论
参考文献
致谢
本文编号：3808592
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