（材料学专业论文）陶瓷膜分离技术用于工业废水处理及膜污染研究.pdf

中国科学技术人学协l 学位论文2 0 0 5 年 摘要 无机陶瓷膜是新型高效分离材料，具有删高温、耐腐蚀、耐有机溶剂、 化学稳定性好、分离效率高、易净化、对环境友好等优良特性，已广泛应用 于食品、化工和石油化工、生物化工、制药、电子、水和废水处理等领域， 带来了巨大的经济和社会效益。在当今世界上能源短缺、水资源匮乏、环境 污染日益严重的情况下，膜技术更是得到了世界各国的高度重视。 汽车制造是我国的支柱产业，发展迅猛。然而汽车涂装过程产生的废水 种类多，组成复杂，污染物含量高，远远超出了国家污水综合排放标准 的规定，给人们的生产、生活造成了极大的危害。废水达标排放一直是汽车 行业和环保部门及相关科研院所棘手的问题。国内对涂装废水的处理主要是 根据排放条件不同，采用物化法、物化( 主要是混凝沉淀) 与生化法联用等， 处理周期长，出水水质不稳定，二次污染重。更严格的环保法规及水资源的 匮乏使废水回用意识的目益增强，都要求采用新的方法对汽车涂装过程产生 的废水进行治理。本课题将陶瓷膜分离技术引进汽车涂装工业废水的处理过 程，对膜过程进行集成和优化，建立了高效的、面向过程的废水处理工艺路 线，丰富和拓展了无机陶瓷膜的应用领域。 本论文前两章首先综述了工业废水的特性、各种处理方法；详细地叙述 了无机陶瓷膜在废水处理领域中的应用及发展现状：概括了微滤过程的基本 原理，为实验工作奠定了理论基础。 本论文的实验工作主要是针对三类典型的汽车工业废水发展了三条新的 处理路线，得到了满意的结果。此外，研制了一种疏水材料一有机凹凸棒土， 并用其处理了含油废水。把廉价的粘土矿物经过改性，用于改善微滤体系的 油水分离效果，是一种十分可取的工艺创新。 发展了一条新的高浓度含磷废水处理工艺路线。将化学混凝与陶瓷膜 微滤( 0 2 , u m 的氧化铝膜) 相结合，对汽车厂高浓度含磷废水进行了处理， 出水满足国家排放标准的要求：并研究了混凝预处理对膜通量、颗粒粒径、 渗透液水质、膜污染及清洗后膜通量恢复率的影响，结合e s e m 表征、阻力 系列模型的计算结果，对混凝与微滤组合工艺减轻膜污染的机理获得了深入 的认识。 研究表明，在混凝剂石灰的最佳用量6 8 0 m g l 下操作，磷酸盐的去除率 从直接微滤的11 o 提高到9 9 7 ，膜通量提高了6 0 。混凝一微滤工艺处 理出水水质完全符合( g b l8 9 1 8 2 0 0 2 ) ( c o d c ，1 0 0 m g l ：p 0 4 3 - f p ) i i 中同利学技术大学博士学位论文2 0 0 5 年 o s m g l ) 的要求，可以直接排放或圊用。研究显示，混凝预处理增大了颗粒 粒径，有效减轻了膜污染：减少污染物进入膜孔，降低了膜孔堵塞污染；改 善了膜表面沉积层的性质，被膜表面截留的微粒所形成的滤饼层较为疏松， 容易被横向流产生的剪切作用带离膜表面，防止滤饼的不断积累，使之处于 动态平衡，使过滤操作可以在较长的时问内连续进行；颗粒直径增大，提高 了颗粒反向传输离开膜表面的能力，减少了污染物在膜表面的沉积，从而使 渗透通量得到提高。e s e m 测试结果及依据阻力系列模型得到的计算结果证 实了上述结论。 根据污染物的性质，得到了有效的清洗方法。经相同方法清洗后，混凝 微滤工艺的膜通量恢复到初始通量的9 0 以上；而直接微滤工艺的膜通量只 能恢复到初始通量的7 2 左右。清洗后膜通量的恢复率主要受膜表面沉积层 的存在形态及不可逆污染的程度影响。 本工作发展了种具有直接实用价值的工艺路线，也对无机膜污染机理 和处理获得了深入认识。 拓展了一条新的工艺路线来处理含磷酸盐的脱脂乳化油废水。采用混 凝与陶瓷膜微滤相结合的工艺，发展了一条新的涂装工业脱脂废水处理路线， 对涂装工业含磷酸盐的乳化油废水进行了治理。研究了混凝对膜通量、渗透 液水质、膜污染及乳化液性质的影响，并同超滤的处理结果进行了对比。 汽车工业脱脂废水来自子金属涂装的前处理工序，是一种o w 型的乳化 液，其c o d c ，值、磷酸盐p 0 4 一( p ) 含量、油含量相当高，远超国家规定的排 放标准，给环境造成极大的危害。常用的处理技术为物化法，处理能力低， 出水水质差；膜法超滤技术也有报道，但超滤通量低，污染较严重，对磷酸 盐的截留率低。无机膜的分离性能主要是其渗透性和渗透选择性，前者可用 渗透通量来表示：而后者则以截留率及分离系数来表征。 研究表明，适宜的混凝剂石灰乳加入量为9 0 0 m g l ，过量投加会降低渗 透通量：废水中磷酸盐的去除率由直接微滤的4 8 提高到混凝一微滤组合工艺 的9 9 ，膜稳定通量由直接微滤的l5 0 l ( m 2 - h ) 提高到混凝一微滤组合工艺的 2 6 0l ( m 2 h ) 。处理出水中c o d c ，的去除率达9 7 o ，油的截留率达9 9 6 。 混凝预处理使油珠等颗粒粒径增大，在膜表面被戡留，进入膜孔的几率降低， 导致堵塞膜孔的不可逆污染减小；使膜表面沉积层的孔隙率增加，降低了过 滤阻力，从而减轻了膜污染。 研究发现，膜过程适宜的操作压差为1 0 m p a ，流速为5 m s ，渗透液可作 为循环冲洗水用。同超滤( 截留分子量m w c o 为8 0 0 0 0 d a ) 的刈比实验发 现，混凝一微滤组合工艺能得到高得多的通量、更高的磷酸盐截留率。 i i i 中固利学技术人学博i j 学位论艾2 0 0 5 年 田此，混凝- 微滤组合工艺能够取代超滤用于脱脂废水的处理，而具有高 的渗透通量，从而较低的处理成本。 采用混凝一微滤( o 2 p m 的氧化锆膜) 组合工艺，发展了一条新的阴 极电泳漆废水处理路线。考察了操作条件等对膜通量的影响，得到了适宜的操 作条件和膜清洗方法。 研究表明，p h 值为67 时，混凝过程对c o d c ，去除率的员献约6 3 ，之 后的陶瓷膜微滤使废水中c o d o 的去除率增大到8 5 。当膜面流速为4 2 m s ， 跨膜压差为01 0 m p a ，温度为3 0 0 c 时，膜稳定通量约2 6 0 l ( m 2 h ) ，远高于超 滤膜的通量值( 一般为2 0l ( m 2 h ) ) 。混凝预处理减轻了膜污染，提高了微滤 膜的戡留率和膜通量。处理后的废水可作为循环冲沈水用：对有机物浓度不高 的废水，处理后出水可以直接排放。污染膜经清洗后，膜通量可以恢复到初始 通量的8 0 以上。 对比实验表明，0 2 y m 的氧化锆膜能够替代传统的超滤膜用于电泳漆废水 的处理中。 制备了一种疏水、亲油材料有机凹凸棒土，并将其用来处理乳化油 废水；以有机凹凸棒土作助滤剂，研究了其对陶瓷膜错流微滤过程的影响。 结果表明，有机凹凸棒t 有很强的吸8 f 性和破乳除油效果，列油浓度为 4 0 0 m g l 的乳化油废水，除油率可达9 7 上。有机凹凸椎土作助滤剂对微滤 膜处理含油废水的实验表明，有机凹凸棒土作助滤剂使膜通量提高了3 0 。 其作用机制为：1 ) 有机凹凸棒土剥废水中油粒的吸附降低了主体乳化液中的 油浓度，使得膜表面沉积层、凝胶层中颗粒明显减少：2 ) 有机凹凸棒土加入 后使水中的细分散油和乳化油迅速凝聚、粒径增大，使得膜表面沉积层的比饼 阻减小，颗粒进入膜孔的几率降低，膜孔堵塞污染减轻，渗透通量提高。 把廉价的矿物粉体经过改性，用于改善陶瓷膜微滤体系的油水分离效果是 一种十分可取的工艺创新。 v 中国科学技术大学博卜学位论文 2 0 0 5 年 a b s t r a c t i n o 瞎a n i cc e r a m i cm e m b r a n e ，a sak i n do fn e wa n de f f i c i e n ts e p a r a t i o nm a t e r i a l ，f e a t u r i n g m e c h a n i c a l ，c h e m i c a la n dt h e r m a ls t a b i l i t y ，h i g hs e p a r a t i o ne f f i c i e n c y ，l o wm e m b r a n ef o u l i n g e x c e l l e n tr e c o v e r yb e h a v i o r a n df r i e n d l yt oe n v i r o n m e n t ，h a sb e e nw i d e l yu s e di nt h ef o o d i n d u s t r y c h e m i c a la n dp e t r o c h e m i c a li n d u s t r y , b i o t e c h n o l o g y , p h a r m a c y ，e l e c t r o n i ci n d u s t r y ， a n dw a t e ra n dw a s t e w a t e rt r e a t m e n t l i m i t e dw a t e rr e s o u r c e s ，p r e s s e de n e r g ys o u r c e sa n d i n c r e a s i n gs e v e r ee n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nh a v em a d et h ew o r l da t t a c hi m p o r t a n c et o t h e m e m b r a n et e c h n o l o g y t h et r e a t m e n to f w a t e rh a sb e c o m eam a j o ri n d u s t r yw o r l d w i d e a u t o m o b i l ei n d u s t r yi s a p i l l a r o n eo fc h i n aa n dd e v e l o p sv e r yf a s t h o w e v e r ，t h e w a s t e w a t e r sp r o d u c e df r o mt h ee l e c t r o c o a t i n g - p r o c e s so fa u t o m o b i l ei n d u s t r yw e r eb a d l y c o n t a m i n a t e da n dc o u l dn o tb e e nm u s e do rd i s c h a r g e t h e r e f o r e ，h o wt od i s p o s eo fi th a s p u z z l e d t h em a n yr e s e a r c h e r s t r a d i t i o n a lm e t h o d sf o rt r e a t m e n to f t h ew a s t e w a t e r sc o n s i s to f p h y s i c o e h e m i c a tm e t h o d s ，c o m b i n e dp h y s i c a la n db i o l o g i c a lm e t h o d s ，e t c d u et ot h el o w r u n n i n gp e r f o r m a n c es u c ha sl o n gw o r kc y c l e ，o p e na n dn o n a u t o m a t i cs t r u c t u r e ，u n s t a b l e e f f l u e n tq u a l i t ya sw e l la sh i g hs l u d g ep r o d u c t i o n ，m o s to ft h e s en a d i t i o n a lm e t h o d sa r e b e c o m i n gi n a d e q u a t e f u r t h e r m o r e ，s t r i c t e r e n v i r o n m e n t a l r e g u l a t i o n sa n di n c r e a s i n g c o n s c i o u s n e s st o w a r d sw a s t e w a t e rr e u s el e a dt or e c o n s i d e r a t i o no ft h ec o n v e n t i o n a lt r e a t m e n t p r o c e s s e s i n t h i st h e s i s ，i n o r g a n i cc e r a m i cm e m b r a n e sw e r ei n t r o d u c e dt o t r e a tt h e r e p r e s e n t a t i v e w a s t e w a t e r sf r o ma u t o m o b i l ei n d u s t r y , a n dt h em e m b r a n ep r o c e s s e sw e m i n t e g r a t e da n do p t i m i z e d f u r t h e r m o r e ，t h et r e a t m e n tr o u t e sf a c i n gp r a c t i c a lp r o c e s sw e r e d e v e l o p e d ，a n ds o m er e s u l t f u lr e s u l t sw e r eo b t a i n e d i nt h ef i r s tc h a p t e r t h ep r o p e r t yo fw a s t e w a t e r , a n dd i f f e r e n tm e t h o d sf o rt r e a t m e n to f i n d u s t r i a lw a s t e w a t e rw e r ed e s c r i b e db r i e f l y t h ea p p l i c a t i o n sa n dt h ea c t u a ls t a t eo f i n o r g a n i c m e m b r a n ei nw a s t e w a t e rt r e a t m e n tw e r ea l s od i s c u s s e dc o m p r e h e n s i v e l yi nt h i sc h a p t e r i n t h es e c o n dc h a p t e r , t h ef u n d a m e n t a lp r i n c i p l e so fa q u e o u ss e p a r a t i o nw i t hm i c r o f i l t r a t i o n w e r es u m m a r i z e d ，w h i c ha r et h et h e o r e t i c a lb a s i so f e x p e r i m e n t a lw o r k t h ee x p e r i m e n t a lw o r ko f t h i st h e s i si sc o m p o s e do f f o u rp a r t s ：t h r e ek i n d so f w a s t e w a t e r s p r o d u c e d f r o mt h ee l e c t r o c o a t i n gp r o c e s so fa u t o m o b i l ei n d u s t r yw e r et r e a t e da n d c o r r e s p o n d i n gp r o c e s sr o u t e sw e r ed e v e l o p e d ；a n db e s i d e s ，ak i n do fh y d r o p h o b i cm a t e r i a l ， o r g a n o c l a y ( o r g a n o - a t t a p u l g i t e ) w a sp r e p a r e d d e v e l o p i n gt h ec o m b i n e do fc o a g u l a t i o na n dm i c r o f i l t r a t i o nr w i t h0 2 p ma l u m i n a m e m b r a n e ) r o u t et ot r e a tt h eh i g hc o n c e n t r a t i o np h o s p h o r u s c o n t a i n i n gw a s t e w a t e rw i t hl o w w o r kc y c l e ，a n dg o o de f f l u e n tq u a i l t y , a n dt h ep e r m e a t em e e t i n gt h en a t i o n a ld i s c h a r g e s t a n d a r d i n v e s t i g a t i n gt h ee f f e c t so fc o a g u l a t i o no nf i l t r a t i o nf l u x ，p a r t i c l es i z e ，p e r m e a t e v 中国科学技术人学博学位论文2 0 0 5 年 q u a l i t y , m e m b r a n ef o u l i n gc h a r a c t e r i s t i c ，a n dt h er e c o v e r yo fm e m b r a n ep e r m e a t ef l u xa f t e r c l e a n i n g m a k i n gs u r et h em e m b r a n ef o u l i n gm e c h a n i s m sa n dh o wt om i t i g a t ei tb ye s e m m i c r o g r a p h sa n dt h er e s u l t sf r o mr e s i s t a n c e - i n s e r i e sm o d e la n dd a r c y sl a w t h er e s u l t ss h o wt h a ta tt h eo p t i m a ll i m ed o s a g eo f6 8 0 m g l ，t h er e m o v a lo fp h o s p h a t e i n c r e a s e df r o m11 0 w i t h o u tp r e t r e a t m e n tt o9 9 7 a n dt h ep e r m e a t ef l u xw a sa b o u t6 0 g r e a t e rt h a nt h a tw h e nl i m ew a sn o tu s e d t h ep e r m e a t eo b t a i n e df r o mc o a g u l a t i o na n d m i c r o f i l t r a t i o nm e tt h en a t i o n a ld i s c h a r g es t a n d a r da n dc o u l d b er e u s e du n d e rv e r ys a f e c o n d i t i o n s c o a g u l a t i o ni n c r e a s e dp a r t i c l es i z e ，w h i c hw o u l dm i t i g a t et h em e m b r a n ef o u l i n g b yr e d u c i n gf o u l a n t sp e n e t r a t i o ni n t op o r e s ，t h e r e b yt h ee x t e n to fp l u g g i n gl e s s e n e d ；f o r m i n g am o r ep o r o u sc a k eo nt h em e m b r a n es u r f a c et h a tm a ya c ta sad y n a m i cm e m b r a n e ，t h e r e b y p r o t e c t i n gt h em e m b r a n ef r o ml o n g t e r mf o u l i n g ；a n di n c r e a s i n gt r a n s p o r to fp o t e n t i a l f o u l a n t sa w a yf r o mt h em e m b r a n e b yi n v e s t i g a t i n gt h ep r o p e r t i e so ft h em a i nf o u l a n t s ，w ef o u n dae f f e c t i v em e m b r a n e c l e a n i n gm e t h o d w i t ht h es a m ec l e a n i n gm e t h o d ，t h er e c u p e r a t i o no fp e r m e a t ef l u xi s a p p r o x i m a t e l y1 8 g r e a t e rw i t hl i m ep r e t r e a t m e n tt h a nw i t h o u ti t ，w h i c hm a yb ed u et ot h e d i f f e r e n c e si nm o r p h o l o g yo ft h ed e p o s i t e dc a k ea n dt h ed e g r e eo fi r r e v e r s i b l ef o u l i n g a f t e r s u r f a c ew a s ha n dh n 0 3c l e a n i n g , a p p r o x i m a t e l y9 0 o f t h ei n i t i a lf l u xi sr e c u p e r a t e d d e v e l o p i n gt h ec o m b i n e do fc o a g u l a t i o na n dm i c r o f i l t r a t i o n ( w i t ho 2 , u mz i m o n i a m e m b r a n e ) r o u t e t ot r e a tt h e o i l y w a s t e w a t e rc o n t a i n i n g p h o s p h a t eg e n e r a t e df r o m p r e - t r e a t m e n tu n i to fa u t o m o b i l ee l e c t r o c o a t i n gi n d u s t r yw i t hl o wc o s t ，h i g hp e r m e a t ef l u x a n dp h o s p h a t er e m o v a l t h eo i l yw a s t e w a t e rg e n e r a t e df r o mp r e t r e a t m e n tu n i to fa u t o m o b i l e e l e c t t o c o a t i n g i n d u s t r yc o n t a i n so i l s ，s u r f a c t a n t s ，o r g a n i cs o l v e n t s ，a n dp h o s p h a t e i no r d e rt oi m p r o v et h e r e m o v e e f f i c i e n c yo fp h o s p h a t ea n dm i t i g a t e t h em e m b r a n e f o u l i n g , c o a g u l a t i o n p r e t r e a t m e n tf o rc e r a m i cm e m b r a n em i c r o f i l t r a t i o no fo i l yw a s t e w a t e rc o n t a i n i n gp h o s p h a t e w a sp e r f o r m e d t h ee f f e c t so fc o a g u l a t i o no nf i l t r a t i o nf l u x ，p e r m e a t eq u a l i t y , m e m b r a n e f o u l i n ga n de m u l s i o nc h a r a c t e r i s t i c sw e r ei n v e s t i g a t e da tt h ea p p r o p r i a t ec o a g u l a n tc a ( o h ) 2 d o s a g eo f9 0 0 m g l 1t h er e m o v a lo fp h o s p h a t ei n c r e a s e df r o m4 8 w i t h o u tp r e t r e a t m e n tt o 9 9 ，a n dt h ep e r m e a t ef l u xw a sa b o u t7 0 g r e a t e rt h a nt h a tt h ec a ( o h ) 2w a sn o tu s e d c o a g u l a t i o np r e t r e a t m e n tw a sa l s ob e n e f i c i a lf o rt h ei m p r o v e m e n to ft h ep e r m e a t eq u a l i t yi n t e r m so fo r g a n i cm a t t e r c o a g u l a t i o ni n c r e a s e de m u l s i o ns i z e ，w h i c ht e n d e dt od e c r e a s et h e e x t e n to fp o r ep l u g g i n ga n di n c r e a s e dt h ev o i do fs e d i m e n t a t i o nl a y e ro nm e m b r a n es u r f a c e ， a n dl e dt oar e d u c t i o no fm e m b r a n ef o a l i n g t h ep e r m e a t eo b t a i n e df r o mc o a g u l a t i o na n d m i c r o f l l t r a t i o nc o u l db er e u s e da sm a k e - u pw a t e ra n dt h er e c o m m e n d e do p e r a t i o nc o n d i t i o n s f o rp i l o ta n di n d u s t r i a la p p l i c a t i o na r et r a n s m e m b r a n ep r e s s u r eo f0 1 0 m p a , a n dc r o s s - f l o w v 1 中圉科学技术人学慵l 学位沦义 2 0 0 5 年 v e l o c i t yo l 5m s t h ec o m p a r i s o nr e s u l t ss h o wt h a t0 2p mz r 0 2m i c r o f i l t e rw i t hc o a g u l a t i o nc o u l db eu s e d t op e r f o r mt h ef i l t r a t i o nr a t h e rt h a nc o n v e n t i o n a lu l t r a f i l t e r ( m w c oo f8 0 0 0 0 d a ) ，w i t hv e r y s u b s t a n t i a lg a i ni nf l u xa n dr e m o v a le f f i c i e n c yo fp h o s p h a t e d e v e l o p i n gac o m b i n e do fc o a g u l a t i o na n dm i c r o f i l t r a t i o n ( w i t ho 2 1 mz i r c o n i a m e m b r a n e ) r o u t et ot r e a tc a t h o d i ce l e c t r o c o a t i n gw a s t e w a t e r t h ee f f e c t so fo p e r a t i n g p a r a m e t e r s ，s u c ha sp ho nt h ec o dr e m o v a l ，t r a n s m e m b r a n e p r e s s u r e ，c r o s s f l o wv e l o c i t y o nt h em e m b r a n ef l u xw e r ei n v e s t i g a t e d t h em e t h o df o r m e m b r a n ec l e a n i n ga n ds u i t a b l eo p e r a t i n gp a r a m e t e r sw e r ep r o p o s e d 。t h er e s u l t si n d i c a t e d t h a tt h er e m o v a lo fc o dw a s6 3 a tp ho f6 7a n dw i t hc o a g u l a t i o n ，a n df o l l o w e db y m i c r o f i l t r a t i o nt h er e m o v a lo fc o di n c r e a s e dt o8 5 a tac r o s sf l o wv e l o e i t yo f4 2 m s t r a n s - m e m b r a n ep r e s s u r eo f0 1 0 m p a , a n dt h es t e a d yf l u xi sa b o u t2 5 0l ( m z h 1 t h er e s u l t s o ff i l t r a t i o nt e s t ss h o w e dt h a tt h em e m b r a n ef o u l i n gd e c r e a s e da n dt h ep e r m e a t ef l u xa n d p e r m e a t eq u a l i t yi n c r e a s e dw i t hc o a g u l a t i o na sp r e t r e a u n e n t t h ep e r m e a t eo b t a i n e df r o m c o a g u l a t i o na n dm i c r o f i l t r a t i o nc a nb eu s e da sr i n s i n gw a t e r i ne l e c t r o c o a t i n gp r o c e s so r d i s c h a r g e t h ef l u xr e c o v e r e dt o8 0 o f t h e i n i t i a lv a l u ea t t e rt h ec l e a n i n go f t h em e m b r a n e t h ec o m p a r i s o nr e s u l t ss h o wt h a t0 2 声mz r 0 2m i c r o f i l t e rw i t hc o a g u l a t i o nc o u l ds u b s t i t u t e f o rc o n v e n t i o n a lu l t r a f i l t e rt op e r f o r mt h ef i l t r a t i o n p r e p a r i n g ak i n do fh y d r o p h o b i cm a t e r i a l ，o r g a n o e l a y ( o r g a n o - 甜即u l 舀t e ) w i t hh i 曲 o i lr e m o v a la n dg o o ds e p a r a t i o np e r f o r m a n c ei no i l - i n w a t e re m u l s i o n a f t e rm o d i f i c a t i o n ，t h e c h e a pc l a yw a sa p p l i e dt ot h ef i e l do f w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，w h i c hi sag o o dr o u t e t h eo r g a n o - a t t a p u l g i t ew a sp r e p a r e d b yw e tc h e m i c a lm e t h o d c o m p a r e dw i t ha c t i v a t e d c a r b o n ，t h eo r g a n o c l a yc a nb eu t i l i z e dt or e m o v eo i la n dg r e a s eo ro t h e rm o l e c u l e st h a tw o u l d b l i n dt h ep o r e so fc a r b o n t h e r e f o r e ，t h eo r g a n o e l a yw a su s e dt ot r e a te m u l s i f i e do i lw a s t e w a t e r , a n dt h eo i lr e m o v a li sa b o u t9 7 a to i lc o n c e n t r a t i o no f4 0 0 m g l a d d i n go r g a n o e l a yt oa no i l e m u l s i o nr e s u l t si na3 0 i n c r e a s ei nf l u xo faz i r e o n i am fm e m b r a n e t h ep o s s i b l e m e c h a n i s m so fo r g a n o c l a ya c t i o ni n v o l v e di nf l u xe n h a n c e m e n ta r e ：1 ) a d s o r p t i o no fo i l e m u l s i o nb yo r g a n o c l a yc a nl e a dt oas i g n i f i c a n tr e d u c t i o no f b u l ko i le m u l s i o nc o n c e n t r a t i o n ， o n eo f t h em a j o rc a u s e so f f l u xe n h a n c e m e n t ；2 ) a g g r e g a t i o no f o r g a n o e l a ya n do i le m u l s i o n ， a n dt h ei n c r e a s ei np a r t i c l es i z er e s u l t si np a r t i c l ed e p o s i t i o no nt h em e m b r a n es u r f a c ew i t h l e s ss p e c i f i cr e s i s t a n c e v 1 1 中国捌学技术大学博上学位论文2 0 0 5 年 致谢 本论文是在导师孟广耀教授的悉心指导下完成的，同时也得到了彭定坤 教授和刘杏芹教授的指导和关爱，他们治学严谨、诲人不倦，教书育人：他 们实事求是的科研态度、严密的逻辑思维、废寝忘食的_ t - 作精神，使作者受 益匪舔终身难忘。在此对恩师们的辛勤教诲表示衷心的感谢! 中国科大无机膜研究所是一个团结的、务实的、朝气蓬勃的合作团队， 为论文的完成构建了一个坚实的、强有力的实验平台。感谢李德舟工程师、 部建伟s - 程师、陶淳老师对我的帮助和关照，回首往昔，和他们一起工作的 日子，历历在目。感谢金平工程师、张雪峰_ t - 程师、黄智锋师弟、杨家奎师 兄对我的帮助，“三人行，必有我师”。感谢赵振南师傅、张红颜、彭小波等 公司诸位同事的友好合作。 在实验过程中，得到江淮汽车制造厂技术中心的赵涛工程师、邢文萍高 工，污水站的吴肇俊工程师的无私帮助，特此深表谢意。 感谢董强老师、常启斌师兄、伍昌年同学对我的帮助，他们的指点迷津 及有益探讨使我收获颇丰。 感谢本实验室的高建峰老师、仲洪海、鲍巍涛、张学斌、李海滨、古莉 娜、宋海燕、王永红、刘铭飞、马千里、闰瑞强、江宏富、周作兴、张磊、 周晓亮、马建军、姜彩荣、董德华、董应超、王艳艳等同学的帮助。 感谢张红、万军喜、张亚萍同学给予的帮助。 感谢夏长荣教授对我的鼓励乖帮助。 感谢安徽大学沈玉华教授、谢安建教授对我的关心和帮助。 感谢所有帮助过我的老师和同学们。 感谢父母、亲人对我的支持争爱护。感谢我的爱人对我的全力支持和扶 助 最后，向参与论文评审和答辩的各位老师和专家学者表示感谢! 向答辩 秘书姜银珠同学付出的辛勤劳动表示感谢! 张进 2 0 0 5 年l o 月 中利学技术人学博l 学位论文2 0 0 5 年 第一章绪论 水是生命之源。| _ | 益暖乏的水资源和现有水体污染的加剧，使全球都意 识到保护环境、珍懵水资源的重要性和迫切性。我国是一个水资源严重缺乏 的国家，人均水资源占有率大大低于世界平均水平。中国有6 6 0 个城市，3 6 0 个 城市缺水，l l o 个城市严重缺水4 0 个城市极度缺水。造成这种现状的主要原因 是由于所处的地理位置，但人为的因素也是一个不可忽视的方面。中国的水污 染十分严重，有4 6 5 的河流受到了污染，7 7 的污水未经处理被直接排放 i - 2 1 。各种各样的工业生产过程排放的废水是水体被污染的主要原因之一。如 何处理目益严重的工业废水，已经成了制约国民经济持续、健康发展的瓶颈问 题。 1 1 工业废水特性 根据工业废水的性质和废水受纳水体规划利用的目标，废水在排放前必 须除去各种有害成分，必须除去的成分大致归纳如下f 3 q ： ( 一) 固体污染物 固体污染物常用“悬浮物”和“浊度”两个指标来表示。 悬浮物是一项重要的水质指标，是废水处理的一项基本任务。悬浮物的 存在不但使水质浑浊，而且可能造成管道及设备堵塞、磨损，妨碍废水处理 及回收。 浊度是水的光传导性能的一种测量，其值可以表征废水中胶体和悬浮物 的含量。 固体污染物在水中以三种状态存在：溶解态( 直径小于i n m ) 、胶体态 ( 直径介于l 1 0 0 n m ) 和悬浮态( 直径大于1 0 0 n m ) 。 ( 二) 消耗溶织氧的可溶性有机物( 需氧污染物) 废水中能通过生物化学和化学作用而消耗水中溶解氧的物质，统称为需 氧污染物。 绝大多数的需氧污染物是有机物，无机物主要有f e 、f e 2 + 、s 2 。、c n 一等。 所以，通常情况下需氧污染物指有机物。 在工程实际中，采用生