利用压力响应膜的变孔特性减轻MBR膜污染的机理研究

压力响应膜（RPM）是一种对压力具有响应性的新型膜材料，利用其可变孔特性可在膜过滤和反冲洗过程中有效控制MBR膜污染，目前尚未见有研究对这方面作用机理进行报道。本项目拟借助SEM、TEM、XRD、GPC等表征分析手段和SVM、PSO-ANN等建模方法，系统研究RPM压力响应行为规律，建立适于RPM的膜污染阻力模型和膜污染因子数学模型，阐明RPM变孔过滤和变孔脉冲反冲洗两种可有效控制MBR膜污染新方法的作用机理，并利用模型与实验加以验证。此外，通过修正已建立的数学模型和对两种方法联合应用作用机制的研究，对压力响应膜MBR膜污染的有效控制提出指导性策略。该项目的科学意义在于为有效控制压力响应膜MBR膜污染提供可靠的理论依据与基础数据，推动RPM新型膜材料在MBR中的广泛应用。

膜污染控制是MBR工艺的关键环节，压力响应膜（RPM）作为一种新型膜材料，通过其可变孔特性可在膜过滤及反冲洗过程中有效控制MBR 膜污染。本项目研究基于RPM新型膜材料的特性，通过建立适用于RPM 的表征分析手段和膜污染相关数学模型，系统研究RPM 压力响应行为规律，通过RPM压力响应性实验验证了RPM在不同压力下的可变孔特性及其膜表面孔径随跨膜压差的变化规律；通过实验测试RPM膨胀前后产水浊度的变化，间接反映RPM膨胀前后形变恢复规律，验证RPM膜表面孔径随膨胀压力的形变恢复性能；通过RPM变孔过滤特征地表水实验及RPM膜污染行为机制研究，分析在RPM孔径发生间歇性有规律变化时对孔内污染物的去除趋势，以及由于膜面机械摩擦运动对膜表面吸附污染物和滤饼层产生的剥离作用，考察RPM过滤特性及膜污染行为的影响，分析RPM变孔过滤缓解MBR膜污染的作用机理；通过RPM与普通膜反洗通量恢复对比实验与变孔脉冲反冲洗清除膜污染实验及数值模拟，研究变孔条件下脉冲水力反冲洗对RPM膜外部污染和内部污染的清洗作用机制，特别是针对传统膜污染概念中的不可逆污染部分的去除效果，并对RPM的抗污染性和污染物去除过程进行分析，研究了RPM变孔脉冲反冲洗清除MBR膜污染的作用机理；此外，基于修正的数学模型和对过滤、反洗两种方法的联用机制，将RPM应用于膜法水处理工艺中，建立了RPM应用于MBR膜污染控制的理论体系。在上述研究基础上，共撰写了研究论文9 篇，其中发表国际SCI/EI 论文7篇、发表国内核心期刊论文2 篇、申请专利2项，授权专利1项。培养硕士5名，已毕业硕士3名。在项目实施三年时间里很好地完成了既定目标。