胞外聚合物模擬混合溶液的膜污染機(jī)理研究.pdf

1、為完善胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances，EPS)對(duì)膜生物反應(yīng)器中膜污染的研究的有關(guān)理論，明確多糖、蛋白質(zhì)和腐殖酸三類(lèi)EPS主要物質(zhì)對(duì)中空纖維聚砜超濾膜膜污染的協(xié)同作用以及在共存條件下的相互作用，加深對(duì)膜污染層的構(gòu)造及成因的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，本文分別從宏觀(guān)角度和微觀(guān)分子水平揭示三類(lèi)EPS主要物質(zhì)在邊界層內(nèi)的相互作用及對(duì)中空纖維聚砜超濾膜污染的影響，溶質(zhì)在不同的膜污染層中貢獻(xiàn)和在膜界面吸附規(guī)律，為優(yōu)

2、化膜生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)運(yùn)行、膜材料開(kāi)發(fā)、膜清洗及膜污染的防治提供理論依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　 本課題以胞外聚合物的三種主要成分多糖(葡聚糖)/蛋白質(zhì)(BSA)/腐殖酸(商品腐殖酸)作為溶液體系，通過(guò)終端過(guò)濾實(shí)驗(yàn)考察它們對(duì)中空纖維聚砜超濾膜的污染特征。腐殖酸對(duì)聚砜超濾膜的污染較輕，以濃差極化和膜孔堵塞為主。蛋白質(zhì)和多糖對(duì)聚砜超濾膜的污染都較重，BSA與聚砜膜面有強(qiáng)烈的伴隨有電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)吸附，造成的膜污染以濃差極化和膜孔

3、堵塞為主。多糖在膜面主要為沉積或物理吸附，形成粘度較高附著力較弱的水合凝膠層，膜面污染較輕，膜通量下降的主要原因是濃差極化。
　　 分別研究了超濾不同配比的蛋白質(zhì)和多糖混合溶液、蛋白質(zhì)和腐殖酸混合溶液以及腐殖酸和多糖混和溶液過(guò)程中的膜污染現(xiàn)象。對(duì)于兩兩混合溶液，任一單溶質(zhì)溶液中加入蛋白質(zhì)或多糖都會(huì)造成膜通量的下降和膜阻力的上升，其中蛋白質(zhì)引起的變化較大，蛋白質(zhì)和多糖濃度的增大都會(huì)加劇濃差極化現(xiàn)象和膜孔的堵塞，加速膜污染。在蛋白質(zhì)

4、和腐殖酸混合溶液中腐殖酸濃度增大，會(huì)加劇濃差極化現(xiàn)象，在多糖和腐殖酸混合溶液中腐殖酸濃度增大，會(huì)加劇濃差極化和凝膠層的形成。
　　 研究了超濾EPS模擬混合溶液過(guò)程中減緩膜污染的措施。較高的操作壓力雖然可提高膜滲透通量，但卻加劇了膜污染速率，因此選擇合適的操作壓力能取得較高的膜工作效率；增大膜面錯(cuò)流速度，可有效抑制濃差極化阻力的增長(zhǎng)，有效減緩膜污染。蛋白質(zhì)和多糖濃度的變化對(duì)膜污染的影響較大，而腐殖酸濃度的變化影響較??；在偏中堿性