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1、首先通過正交試驗對膜制備的主要工藝參數(shù)(A,殼聚糖濃度;B,添加劑聚乙二醇分子量:C,溶劑中的丙酮含量;D,干燥溫度;E,凝固浴NaOH溶液濃度)對殼聚糖(CS)超濾膜滲水通量的影響進(jìn)行了評價。結(jié)果表明,各因素對膜水通量影響的主次順序為:B>A>D>E>C,以添加劑聚乙二醇(PEG)分子量影響最為顯著。優(yōu)化后的膜制備條件為::PEG分子量800:殼聚糖濃度為2.0%;溶劑中丙酮含量為40%(V/V);干燥溫度50℃;凝固浴NaOH溶液濃
2、度為0.25 mol/L。 而后,重點研究了添加劑PEG的分子量和用量對CS超濾膜微觀形態(tài)和膜性能的影響。在最佳制膜工藝的基礎(chǔ)上,通過改變鑄膜液中PEG的分子量和用量,制備了一系列CS膜,在0.2MPa的進(jìn)水壓力下測定了這些膜的滲透通量和截留率,同時對膜表面進(jìn)行電鏡掃描。結(jié)果發(fā)現(xiàn),PEG分子量(M)、制膜體系中的PEG含量(C)的改變,顯著地影響了膜表面的微觀形態(tài),隨著M和C的不斷增大,膜表面的粗糙程度逐漸提高,顆粒狀結(jié)構(gòu)越來越
3、明顯,顆粒粒徑和微孔尺度也不斷增大。當(dāng)PEG800用量達(dá)到10%、PEG1000用量達(dá)到8%時,粒狀增大突變?yōu)槠瑺?,表面孔密集成縫,當(dāng)用量進(jìn)一步增大時,由于水溶脹性過大,膜無法獲取。 隨著M和C的不斷增大,CS膜的性能表現(xiàn)為滲水通量逐漸增大和對BSA的截留率不斷減小。統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),PEG分子量(M)與CS膜的截留率(R)之間有較好的線性相關(guān),但是,PEG的用量(C)與水通量(F)之間并不存在線性關(guān)系,當(dāng)PEG200、PEG400
4、和PEG600的用量分別為10%、8%和10%時,F(xiàn)值達(dá)到最大;PEG分子量達(dá)到1000時,對膜的微觀結(jié)構(gòu)影響十分顯著,相應(yīng)的滲水通量急劇上升,而截留率則迅速降低??梢哉J(rèn)為,PEG不是單純的致孔劑,它通過改變鑄膜液中聚合物的聚集態(tài)、溶液熱力學(xué)行為和凝膠的動力學(xué)行為,對膜結(jié)構(gòu)造成一定程度的影響,從而導(dǎo)致膜性能的改變。 綜合考慮膜的截留率和水通量兩個指標(biāo),以PEG200(用量10%)或PEG400(用量8%)作為制備CS膜的添加劑比
5、較適宜,既可得到90%以上的截留率,還能獲得較高的水通量(12~13ml·h<'-1>·cm<'-2>)。利用PEG400(用量8%)作為添加劑制備的CS膜對蛋白質(zhì)分子量的截留范圍在60000~70000之間,且膜的孔徑分布范圍較窄。近年來,隨著我國沿海水產(chǎn)品加工業(yè)的興起,水產(chǎn)品加工廢水成為環(huán)境污染的又一突出問題。本研究設(shè)計了粗濾+CS膜超濾的串聯(lián)工藝,對三種水產(chǎn)品廢水進(jìn)行處理,COD<,cr>的去除率分別達(dá)到82.6%、89.3%和9
6、0.0%,出水符合《污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)》的一級標(biāo)準(zhǔn)(100mg/L)的要求。對于兩種蛋白質(zhì)濃度分別為111.32mg/L和84.55mg/L的魚片加工廢水,經(jīng)過粗濾分別去除廢水中32.9%和39.4%的蛋白質(zhì)(顆粒蛋白)后,采用CS超濾膜對水溶性蛋白質(zhì)進(jìn)行截留,截流率分別達(dá)到52.9%和44.8%(相對于原廢水蛋白含量),整個工藝對廢水中蛋白質(zhì)的總截留率可以達(dá)到85.8%和84.2%。廢水pH值的優(yōu)化會使顆粒狀態(tài)的有機成分增加,較大幅度提
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