纳米银与腐殖酸混合污染物超滤膜污染机理研究
发布时间：2022-09-30 15:23
随着纳米材料的生产和应用的逐年递增,AgNPs在生物技术、电子、医学、环境修复、生物传感器、农业以及食品工业等多个领域得到了广泛应用。然而,AgNPs排放到陆地或水生环境后,会与自然界中天然有机物（NOM,Natural organic matter）发生相互作用而加剧生态毒性,因此,必须在特定的环境中评估AgNPs释放到含有NOM的水生生态系统中的后果,从而为如何有效的去除水体中纳米银的技术和方法提供思路。目前,超滤是去除水体中纳米颗粒的最有前途和最可靠的技术。遗憾的是,超滤过程会对膜自身产生污染,即膜通量下降和过滤阻力增大,从而严重降低了膜过滤行为的可持续性和经济效益,成为制约超滤技术广泛应用的主要障碍。此外,AgNPs高比表面积特征使其具备了独特的理化性质,其与NOM以及其它水溶液条件下会发生繁杂的化学反应与转化。鉴于此,本研究以腐殖酸（HA,Humic acid）作为天然有机物,运用XDLVO理论定量解析了不同膜材料、不同离子强度以及不同pH下AgNPs-HA混合物超滤膜污染机制,深入分析了界面作用能控制AgNPs-HA混合物超滤膜污染的主要机制,探究了 XDLVO理论定量评估...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 纳米材料概述
1.1.1 纳米材料分类及应用
1.1.2 纳米材料的性质及对环境的影响
1.1.3 纳米颗粒与NOM相关研究
1.1.4 纳米银的性质
1.2 超滤膜污染概述
1.2.1 超滤膜分离技术
1.2.2 超滤膜污染
1.2.3 超滤膜污染的影响因素
1.2.4 膜的清洗及可逆性
1.3 纳米颗粒与NOM膜污染相关研究
1.4 膜污染行为分析
1.4.1 XDLVO理论
1.4.2 XDLVO理论的适用性
1.5 研究内容与创新点
1.5.1 创新点
1.5.2 研究内容
第二章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.2 膜和污染物的理化性质和微观表征
2.2.1 接触角测量
2.2.2 Zeta电位测量
2.2.3 粒径测量
2.2.4 总有机碳(TOC)测量
2.3 膜污染和清洗实验
2.3.1 膜过滤实验
2.3.2 物理清洗和化学清洗实验
2.3.3 分段过滤和膜污染趋势
2.4 XDLVO理论
2.4.1 表面张力参数
2.4.2 膜-污染物以及污染物-污染物之间的相互作用能
第三章 不同离子强度下AgNPs-HA混合物膜污染机制分析
3.1 AgNPs-HA混合物超滤膜过滤表现
3.1.1 不同离子强度下相对通量变化
3.1.2 不同离子强度下截留率变化
3.2 物理清洗和化学清洗结果
3.2.1 物理和化学清洗效率
3.2.2 可逆与不可逆阻力占比
3.3 分段过滤与物理清洗结果
3.3.1 分段点的确定
3.3.2 分段过滤后物理清洗结果
3.4 膜-污染物以及污染物-污染物之间的界面作用能解析
3.4.1 接触角和Zeta电位
3.4.2 表面自由能参数
3.4.3 接触时的界面作用能
3.4.4 总界面作用能随距离的变化
3.5 本章小结
第四章 不同pH下超滤膜污染影响机制
4.1 AgNPs-HA混合物超滤膜过滤表现
4.1.1 不同pH值下相对通量变化
4.1.2 不同pH值下截留率变化
4.2 物理清洗和化学清洗结果
4.2.1 物理清洗和化学清洗效率
4.2.2 可逆与不可逆阻力占比
4.3 分段过滤与物理清洗结果
4.3.1 分段点的确定
4.3.2 分段过滤后清洗结果
4.4 膜-污染物和污染物-污染物之间的界面作用能解析
4.4.1 接触角和Zeta电位
4.4.2 表面自由能参数
4.4.3 接触时的界面自由能
4.4.4 界面作用能随距离的变化
4.5 本章小结
第五章 界面作用能与膜污染趋势的相关性研究
5.1 不同离子强度和pH条件下的膜污染指数
5.2 离子强度和pH界面相互作用与膜污染趋势的线性拟合
5.3 本章小结
第六章 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]膜生物反应器中膜过滤特征及膜污染机理的研究[J]. 林红军,陆晓峰,段伟,沈飞. 环境科学. 2006(12)
博士论文
[1]超滤膜特征有机污染物识别及膜污染控制研究[D]. 孙伟光.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]强化混凝和超滤组合工艺处理高藻水过程中膜污染特性研究[D]. 杨晶.哈尔滨工业大学 2019
[2]xDLVO理论定量解析纳米SiO2和天然有机物超滤膜污染机理[D]. 孙春意.山东大学 2018
[3]xDLVO理论解析天然有机物存在下纳米颗粒膜污染行为[D]. 田琳.山东大学 2017
[4]反渗透系统膜污堵原因分析及清洗方法研究[D]. 张鑫.华北电力大学 2014
本文编号：3683797
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 纳米材料概述
1.1.1 纳米材料分类及应用
1.1.2 纳米材料的性质及对环境的影响
1.1.3 纳米颗粒与NOM相关研究
1.1.4 纳米银的性质
1.2 超滤膜污染概述
1.2.1 超滤膜分离技术
1.2.2 超滤膜污染
1.2.3 超滤膜污染的影响因素
1.2.4 膜的清洗及可逆性
1.3 纳米颗粒与NOM膜污染相关研究
1.4 膜污染行为分析
1.4.1 XDLVO理论
1.4.2 XDLVO理论的适用性
1.5 研究内容与创新点
1.5.1 创新点
1.5.2 研究内容
第二章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.2 膜和污染物的理化性质和微观表征
2.2.1 接触角测量
2.2.2 Zeta电位测量
2.2.3 粒径测量
2.2.4 总有机碳(TOC)测量
2.3 膜污染和清洗实验
2.3.1 膜过滤实验
2.3.2 物理清洗和化学清洗实验
2.3.3 分段过滤和膜污染趋势
2.4 XDLVO理论
2.4.1 表面张力参数
2.4.2 膜-污染物以及污染物-污染物之间的相互作用能
第三章 不同离子强度下AgNPs-HA混合物膜污染机制分析
3.1 AgNPs-HA混合物超滤膜过滤表现
3.1.1 不同离子强度下相对通量变化
3.1.2 不同离子强度下截留率变化
3.2 物理清洗和化学清洗结果
3.2.1 物理和化学清洗效率
3.2.2 可逆与不可逆阻力占比
3.3 分段过滤与物理清洗结果
3.3.1 分段点的确定
3.3.2 分段过滤后物理清洗结果
3.4 膜-污染物以及污染物-污染物之间的界面作用能解析
3.4.1 接触角和Zeta电位
3.4.2 表面自由能参数
3.4.3 接触时的界面作用能
3.4.4 总界面作用能随距离的变化
3.5 本章小结
第四章 不同pH下超滤膜污染影响机制
4.1 AgNPs-HA混合物超滤膜过滤表现
4.1.1 不同pH值下相对通量变化
4.1.2 不同pH值下截留率变化
4.2 物理清洗和化学清洗结果
4.2.1 物理清洗和化学清洗效率
4.2.2 可逆与不可逆阻力占比
4.3 分段过滤与物理清洗结果
4.3.1 分段点的确定
4.3.2 分段过滤后清洗结果
4.4 膜-污染物和污染物-污染物之间的界面作用能解析
4.4.1 接触角和Zeta电位
4.4.2 表面自由能参数
4.4.3 接触时的界面自由能
4.4.4 界面作用能随距离的变化
4.5 本章小结
第五章 界面作用能与膜污染趋势的相关性研究
5.1 不同离子强度和pH条件下的膜污染指数
5.2 离子强度和pH界面相互作用与膜污染趋势的线性拟合
5.3 本章小结
第六章 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]膜生物反应器中膜过滤特征及膜污染机理的研究[J]. 林红军,陆晓峰,段伟,沈飞. 环境科学. 2006(12)
博士论文
[1]超滤膜特征有机污染物识别及膜污染控制研究[D]. 孙伟光.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]强化混凝和超滤组合工艺处理高藻水过程中膜污染特性研究[D]. 杨晶.哈尔滨工业大学 2019
[2]xDLVO理论定量解析纳米SiO2和天然有机物超滤膜污染机理[D]. 孙春意.山东大学 2018
[3]xDLVO理论解析天然有机物存在下纳米颗粒膜污染行为[D]. 田琳.山东大学 2017
[4]反渗透系统膜污堵原因分析及清洗方法研究[D]. 张鑫.华北电力大学 2014
本文编号：3683797
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