磁树脂-超滤耦合净水工艺中不可逆有机物膜污染的减缓机制研究

基本信息
批准号:51478314
项目类别:面上项目
资助金额:90.00
负责人:王亮
学科分类:
依托单位:天津工业大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵斌,文晨,王海涛,马聪,李君敬,董冰洁,王冠宁,熊欢,李想乐
关键词:
中空纤维膜动态膜超滤磁树脂不可逆膜污染
结项摘要

Control of physically irreversible fouling caused by natural organic matter (NOM) is particularly important for the reduction of chemical cleaning in drinking water treatment by ultrafiltration. The applicants found that the physically irreversible organic fouling of the PVDF hollow fiber ultrafiltration membrane was markedly alleviated when the membrane module was submerged in the magnetic ion exchange resin (MIEX) contactor, i.e., in an integrated process of magnetic ion exchange resin and ultrafiltration. The reciprocating accumulation (filtrating) and stripping (backwashing) of MIEX slurry on and off the membrane surface worked as a dynamic membrane thereof and played an important role in the physically irreversible fouling control. In order to elucidate the underlying mechanisms, the applicants propose a comprehensive spatial and temporal analysis in this project, combining NOM removal in the bulk solution with dynamic membrane functioning at the membrane surface as well as the filtration procedure with the backwash procedure. The effects of NOM removal by MIEX on physically irreversible fouling control will be analyzed. The functions of MIEX dynamic membrane on the fouling layer component and structure together with its affinity with the PVDF membrane will be determined. The overall mechanisms involved in the mitigation of physically irreversible organic fouling in the integrated MIEX and ultrafiltration process will finally be revealed with respect to the pre-removal, dynamic membrane functioning, and enhanced backwashing. These results will theoretically contribute to the application of MIEX for physically irreversible fouling control and chemical cleaning reduction, and powerfully promote the wide use of the integrated process of MIEX and ultrafiltration for drinking water treatment.

减缓由天然有机物(NOM)引起的水力不可逆膜污染是降低超滤净水工艺中化学清洗频率的重要途径。申请人发现,将PVDF中空纤维超滤膜置于磁树脂(MIEX)搅拌池中的一体式MIEX-超滤耦合工艺,可以有效减缓不可逆有机物膜污染;膜表面存在的MIEX堆积(过滤时)和剥落(反洗时)往复"动态膜"过程在其中发挥着重要作用。为阐明其机理,申请人提出从溶液本体NOM去除和近膜壁处动态膜调节两处作用空间、过滤和反洗两处作用时间入手,解析MIEX去除有机物与不可逆膜污染控制间的内在联系,明确MIEX动态膜对近膜壁处滤饼层成分、结构及与PVDF膜面间亲和力的调控规律,系统阐释MIEX及其动态膜减缓不可逆有机物膜污染的"交换预拦截-动态膜调节-强化水力反洗"三方面作用机制。研究成果将为利用MIEX有效控制超滤不可逆膜污染,减少化学清洗提供可靠的理论依据,进而推动MIEX-超滤耦合工艺在饮用水处理中的广泛应用。

项目摘要

有效控制天然有机物(NOMs)引起的不可逆膜污染是保障超滤净水工艺稳定运行的关键因素。本项目构建了NOMs分子量和亲疏水性分级制备方法,解析不同NOMs组分与不可逆膜污染之间的关系,指明>3kDa HiM,<3kDa HoA和>3kDa HoB三种组份对不可逆超滤膜污染影响最严重。通过分体式和一体式两种MIEX-UF耦合工艺对比发现,一体式工艺减缓不可逆膜污染的效果更突出,可使膜的化学清洗频率降低73%。机理分析如下:首先,MIEX能够从溶液本体中有效吸附去除<3kDaHoA和>3kDaHoB两种典型不可逆膜污染组分,对减缓膜的长期不可逆污染具有一定作用;其次,MIEX颗粒对超滤膜面的刮擦作用对减缓膜不可逆污染贡献较小,膜面形成的MIEX动态膜是一体式工艺减缓膜污染的关键。以聚苯乙烯微球修饰原子力探针,构建了“污染物-MIEX”和“污染物-PVDF膜”之间的微观界面作用力测定方法,发现不可逆膜污染物与MIEX之间的亲和力明显大于与PVDF膜之间的亲和力,从而促使污染物在膜面和树脂颗粒表面进行二次分配,减少了到达膜面或进入膜孔的污染物量;最后,MIEX动态膜有利于强化水力反洗。树脂层的存在改变了膜面凝胶层的结构,不再形成致密的凝胶层,而且污染物与树脂之间更强的亲和力会减弱凝胶层与膜面的结合程度,使其更易于在水力反洗时被去除。同时,水力反洗研究发现,树脂的磁凝聚效应促使其在膜面形成,反洗时树脂层成片脱落,促使膜上的污染物一起离开膜面,从而达到强化水力反洗的效果。本项目对一体式工艺的典型工艺参数进行了优化,为推动MIEX-UF一体式工艺在饮用水处理领域推广应用奠定了理论基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
3

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
4

丙二醛氧化修饰对白鲢肌原纤维蛋白结构性质的影响

丙二醛氧化修饰对白鲢肌原纤维蛋白结构性质的影响

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190411-143
发表时间:2020
5

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

DOI:10.13692/ j.cnki.gywsy z yb.2016.03.002
发表时间:2016

王亮的其他基金

批准号:21302014
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81171921
批准年份:2011
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:61674015
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30471242
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:51504045
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41504108
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50575014
批准年份:2005
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:51507010
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51808310
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61402360
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51502049
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51202277
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902276
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400159
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:78870023
批准年份:1988
资助金额:0.50
项目类别:面上项目
批准号:21671129
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11105177
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61772050
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81702199
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31771255
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:61101207
批准年份:2011
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674252
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:11501433
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91960107
批准年份:2019
资助金额:60.00
项目类别:重大研究计划
批准号:21776148
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81371631
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61633021
批准年份:2016
资助金额:245.00
项目类别:重点项目
批准号:81660353
批准年份:2016
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51108315
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51871075
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51143003
批准年份:2011
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51671208
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:U1730139
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51501048
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11572351
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:81302192
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201003
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51004106
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71901071
批准年份:2019
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11572177
批准年份:2015
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:91645105
批准年份:2016
资助金额:75.00
项目类别:重大研究计划
批准号:61272321
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:71802179
批准年份:2018
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51776068
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51179017
批准年份:2011
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11202115
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51905262
批准年份:2019
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101910
批准年份:2011
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21403192
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11202160
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11575236
批准年份:2015
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:10175012
批准年份:2001
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:31600614
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51806095
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61175003
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:21776255
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:11802092
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51205014
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21302064
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31401272
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51306179
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81773439
批准年份:2017
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:81102403
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900155
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61775206
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51203116
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900022
批准年份:2019
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11902305
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51209231
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11102232
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501087
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21901154
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873450
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:50471023
批准年份:2004
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:81703509
批准年份:2017
资助金额:20.10
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61601273
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31800711
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21601049
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21273218
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

超滤净水工艺中磁性树脂减缓膜生物污染的机理研究

批准号:51678408
批准年份:2016
负责人:张朝晖
学科分类:E1001
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
2

超滤净水膜污染形成过程中微界面上的作用机制与控制研究

批准号:51778208
批准年份:2017
负责人:林涛
学科分类:E1001
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
3

磁树脂耦合强化混凝去除复合水体微污染有机物的行为和机制研究

批准号:51508226
批准年份:2015
负责人:许伟颖
学科分类:E1001
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

有机污染物对“微絮凝-超滤”联用工艺中膜污染机理与控制的研究

批准号:21207074
批准年份:2012
负责人:初永宝
学科分类:B0604
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目