目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 水處理膜分離技術 1
1.1.1 膜分離技術的分類 1
1.1.2 膜分離技術特點概述 2
1.1.3 膜分離技術在水處理中的應用 3
1.2 水處理膜污染概念及影響因素 4
1.2.1 膜污染定義及分類 4
1.2.2 典型膜污染類型 5
1.2.3 水處理中膜污染的影響因素 5
1.3 水處理膜分離過程中不同類型膜的污染問題 7
1.3.1 微濾膜的污染問題 8
1.3.2 超濾膜的污染問題 8
1.3.3 納濾膜的污染問題 9
1.3.4 電滲析膜、反滲透膜的污染問題 9
1.3.5 其他膜分離過程的污染問題 10
1.4 水中顆粒物的截留機理分析 11
1.4.1 懸浮顆粒的機械截留機理分析 11
1.4.2 膜分離過程中變形體顆粒的截留受力分析 12
1.4.3 分離膜面的濾餅過濾機理分析 12
1.5 水處理膜污染模型分析 13
1.5.1 機理模型 13
1.5.2 經驗模型 23
1.5.3 半經驗模型 26
1.6 水處理膜污染模型的指導意義及展望 29
1.6.1 基于污染物與膜孔徑相對尺度特征的膜污染機理 29
1.6.2 膜污染模型的應用指導分析 31
1.6.3 指導水處理膜污染理論的深化研究 32
參考文獻 32
第2章 超濾膜污染結構參數模型的建立及膜污染評價 36
2.1 電鏡法對超濾膜污染結構參數的確定 36
2.1.1 聚偏氟乙烯超濾膜污染結構參數的測定 37
2.1.2 對聚丙烯腈超濾膜污染結構參數的測定 38
2.1.3 對聚醚砜超濾膜結構參數的測定 40
2.1.4 不同材質超濾膜結構參數的結構分析 41
2.2 超濾膜污染結構參數模型建立的基礎 41
2.3 超濾膜污染結構參數模型 43
2.3.1 膜污染結構參數模型的建立 43
2.3.2 膜污染結構參數的求解 45
2.4 超濾膜污染結構參數模型的實驗驗證 45
2.4.1 實驗裝置 45
2.4.2 實驗原水 45
2.4.3 實驗數據的處理 46
2.4.4 超濾過程膜污染結構參數模型驗證 47
2.5 膜污染結構參數模型對超濾膜污染的評價 48
2.5.1 不同性狀原水超濾過程的膜污染結構參數評價 48
2.5.2 不同操作條件和運行模式下的膜污染結構參數評價 52
2.6 基于超濾膜污染結構參數的膜污染控制方法及控制系統(tǒng) 55
2.6.1 基于超濾膜污染結構參數的膜污染控制方法介紹 55
2.6.2 基于超濾膜污染結構參數變化的膜污染控制系統(tǒng) 55
2.6.3 基于超濾膜污染結構參數的膜污染控制方法及系統(tǒng)應用 58
參考文獻 60
第3章 超濾膜污染機制的微觀作用評價 62
3.1 原子力顯微鏡及膠體探針技術簡介 62
3.1.1 原子力顯微鏡概述 62
3.1.2 原子力顯微鏡膠體探針 63
3.1.3 原子力顯微鏡在膜污染研究領域的應用 63
3.2 AFM膠體探針制備方法 64
3.3 AFM膠體探針制備平臺的設計與搭建 65
3.4 AFM膠體探針的制備 66
3.4.1 熔融燒結法制備 PVDF膠體探針 66
3.4.2 吸附法制備有機物膠體探針 67
3.4.3 物理黏附法制備羧基官能團膠體探針 69
3.5 AFM膠體探針使用性能檢驗分析 69
3.6 超濾膜污染微觀作用力測定方法 70
3.6.1 微觀作用力表述 70
3.6.2 微觀作用力測定方法 71
3.7 典型溶解性有機物對 PVDF超濾膜污染的微觀作用力評價 72
3.7.1 典型有機物對超濾膜的宏觀膜污染行為特征 72
3.7.2 典型有機物超濾膜面污染層結構特征分析 72
3.7.3 典型有機物超濾膜污染機理微觀作用力評價 74
3.8 無機鹽含量對超濾膜有機物污染影響的微觀作用力機制評價 77
3.8.1 離子強度對超濾膜有機物污染的微觀作用力影響評價 77
3.8.2 無機離子種類對超濾膜有機物污染的微觀作用力影響 82
3.9 實際水質的超濾膜污染微觀作用力評價 84
3.9.1 城市二級處理水水質特征分析 84
3.9.2 不同親疏水性有機物對超濾膜污染行為的微觀作用力研究 85
3.9.3 二級處理水總殘留有機污染物與膜及有機物間微觀作用力評價 88
3.10 膜污染微觀作用力對膜制備及運行的指導 89
參考文獻 90
第4章 超濾膜污染的 QCM-D分析與評價 94
4.1 QCM-D技術簡介 95
4.1.1 QCM工作原理與設備構成 95
4.1.2 QCM分析原理 97
4.1.3 QCM-D工作原理 98
4.2 QCM-D技術應用于膜污染分析的原理和方法 101
4.2.1 QCM-D技術應用于膜污染分析的原理和過程 101
4.2.2 QCM-D覆膜芯片制備與表征 103
4.3 典型有機污染物超濾膜污染行為的 QCM-D分析與評價 106
4.4 復雜水質條件下 PVDF超濾膜膜污染行為的 QCM-D分析與評價 110
4.5 無機鹽協同 BSA超濾膜污染行為的 QCM-D分析與評價 114
參考文獻 116
第5章 納濾膜污染機制的微觀作用評價 118
5.1 納濾膜與納濾膜污染 118
5.1.1 納濾膜 118
5.1.2 納濾膜污染及分類 118
5.2 納濾膜污染的影響因素及特征 119
5.2.1 原水水質的影響及特征 120
5.2.2 納濾膜性能的影響及特征 122
5.2.3 系統(tǒng)操作條件的影響及特征 122
5.2.4 濃差極化作用的影響及特征 123
5.3 納濾膜污染的分析與表征方法 124
5.3.1 污染膜的表面物理特征分析與表征 124
5.3.2 污染膜的表面化學特征分析與表征 124
5.3.3 污染膜的表面生物特征分析與表征 124
5.4 納濾膜的復合污染作用 125
5.4.1 復合污染的協同作用 125
5.4.2 復合污染的拮抗作用 125
5.5 納濾膜有機.無機復合污染的特征與微觀作用機制評價 126
5.5.1 有機-無機復合污染的特征分析 126
5.5.2 有機-無機復合污染的微觀作用測試技術 128
5.5.3 有機-無機復合污染過程中的污染物微觀吸附特征評價 129
5.5.4 有機-無機復合污染過程中的微觀作用力評價 132
5.5.5 有機-無機復合污染過程中結垢污染的微觀作用機制綜合評價 135
參考文獻 136
第6章 緩解水處理膜污染的技術方法與分析 139
6.1 水處理膜污染的緩解技術 139
6.1.1 污染膜的清洗與技術選擇 139
6.1.2 污染膜的常規(guī)清洗技術 140
6.1.3 特殊清洗技術 142
6.2 操作條件對膜污染的影響分析 145
6.2.1 膜分離過程的流動及傳質方程 145
6.2.2 死端過濾與錯流過濾對膜污染的影響分析 145
6.2.3 脈沖及連續(xù)流進水方式對膜污染的影響分析 147
6.2.4 其他操作方式對膜污染的影響分析 148
6.3 水處理膜抗污染性能改進方法 149
6.3.1 水處理膜抗污染改性的主要目標 150
6.3.2 水處理膜抗污染改性的技術方法 150
6.4 調整膜結構改進膜抗污染性能 153
6.4.1 膜的孔隙結構對膜抗污染性能的影響 153
6.4.2 膜材料性質對膜結構的影響 153
6.4.3 膜制備方法對膜結構的影響 154
6.5 調整膜面性質改進膜抗污染性能 154
6.5.1 膜表面的親疏水性質對膜抗污染性能的影響 154
6.5.2 膜表面電荷與溶質性質對膜抗污染性能的影響 155
6.5.3 膜表面粗糙度對膜抗污染性能的影響 156
參考文獻 156