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纳滤处理水中抗生素的研究

作　者: 范卫红
导　师: 秦培勇
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 纳滤螺旋霉素检测方法模型膜污染
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文主要围绕纳滤（Nanofiltration，NF）膜分离水中螺旋霉素试验展开研究。首先建立了螺旋霉素的检测方法，在此基础上，利用实验室自制的平板纳滤装置进行实验探索研究。通过对8种纳滤膜的筛选实验可知，陶氏NF270膜和NF90膜的通量较大，对螺旋霉素的截留率也较高，是纳滤螺旋霉素的最佳选择。通过对NF270，NF90，ESNA1-K1，ESNA1-LF2-LD，ESNA1-LF1-LD及NF200六种膜进行不同压力和温度的实验，确定了各膜的最佳操作压力均为0.6MPa，确定了最佳操作温度：NF270，NF90膜的最佳操作温度为35℃，其余四种膜为30～35℃。实验还考察了料液浓度和无机盐离子的影响，随着螺旋霉素浓度的增加，NF270，NF90，ESNA1-K1和ESNA1-LF2-LD膜的通量都降低，截留率都增加；无机盐离子加入使得螺旋霉素的截留率降低，对于NF270膜，截留率受离子影响大小顺序分别为Na⁺＞Mg²⁺＞Ca²⁺＞K⁺＞NH₄⁺和NO₃^-＞Cl^-＞SO₄^2-；对于NF90膜，阴离子影响顺序为NO₃^-＞SO₄^2-＞Cl^-，阳离子的影响顺序为Na⁺＞Mg²⁺＞NH₄⁺＞Ca²⁺＞K⁺(离子浓度为0.1～1mmol·L^-1)和NH₄⁺＞Na⁺＞Mg²⁺＞Ca²⁺＞K⁺(离子浓度为1～10mmol·L^-1)；同时吸附实验表明了螺旋霉素在纳滤膜表面的吸附作用很小。对含有螺旋霉素的实际废水的试验研究证实了纳滤膜在实际抗生素废水处理过程中应用的可行性。建立了包含溶液的浓度、操作压力和温度3个重要参数在内的膜通量和截留率的计算经验公式，对单一变量影响下的膜通量和截留率规律进行了拟合分析，经验公式和拟合方程都可以用于特定条件下膜通量和截留率的估算和预测，并为工程应用提供理论依据。通过对污染后的膜进行ICP-OES/IC和SEM/EDX表征分析，发现膜的污染层是由靠近膜表面的无机污染层和外层的有机污染层两部分构成。针对此污染特征，选择了盐酸、柠檬酸、氢氧化钠和乙二胺四乙酸钠这4种清洗剂进行清洗试验，结果表明，4种清洗剂的清洗效果顺序为乙二胺四乙酸钠(0.5mmol·L^-1)＞柠檬酸（pH=2.4）＞盐酸（pH=2.4）＞氢氧化钠（pH=10.8），乙二胺四乙酸钠清洗效果最佳。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
目录  9-17
第一章绪论  17-31
  1.1 水中抗生素概述及其处理技术  17-23
    1.1.1 水中抗生素来源及危害  17-19
    1.1.2 抗生素废水处理方法  19-23
  1.2 纳滤膜技术  23-29
    1.2.1 纳滤膜概述  23-24
    1.2.2 纳滤膜分离机理  24-27
    1.2.3 纳滤膜的研究进展  27-28
    1.2.4 纳滤膜在水处理中的应用  28-29
  1.3 课题的立项依据及研究内容  29-31
    1.3.1 立论依据  29-30
    1.3.2 研究内容  30-31
第二章螺旋霉素检测方法的建立  31-39
  2.1 UPLC-MS/MS 检测法的建立  31-34
    2.1.1 实验部分  31-32
    2.1.2 结果与讨论  32-34
  2.2 紫外分光光度法的建立  34-38
    2.2.1 实验部分  34-35
    2.2.2 结果与讨论  35-38
  2.3 本章小结  38-39
第三章纳滤条件探索实验  39-55
  3.1 实验材料和流程  39-40
    3.1.1 实验试剂和仪器  39-40
    3.1.2 实验流程和装置  40
  3.2 实验内容和分析测试方法  40-41
  3.3 结果与讨论  41-53
    3.3.1 纳滤膜的筛选实验  41-42
    3.3.2 纳滤条件优化实验  42-46
    3.3.3 水质条件的影响实验  46-52
    3.3.4 纳滤膜对螺旋霉素的吸附实验  52-53
  3.4 本章小结  53-55
第四章纳滤膜处理含抗生素的实际水的研究  55-61
  4.1 实验部分  55-56
    4.1.1 实验试剂和仪器  55
    4.1.2 实验内容和分析方法  55-56
  4.2 结果与讨论  56-59
    4.2.1 膜通量变化考察  56-57
    4.2.2 膜截留性能考察  57-59
  4.3 本章小结  59-61
第五章纳滤行为的数学模型建立  61-79
  5.1 纳滤膜的通量模型  61
  5.2 纳滤膜的截留率模型  61
  5.3 纳滤行为的线性拟合  61-62
  5.4 结论  62-77
    5.4.1 膜通量计算模型  62-64
    5.4.2 膜截留率计算模型  64-67
    5.4.3 纳滤行为的线性拟合分析  67-77
  5.5 本章小结  77-79
第六章膜污染及清洗技术  79-89
  6.1 膜污染研究  79-81
    6.1.1 膜污染和影响因素  79-80
    6.1.2 清洗方法  80-81
  6.2 实验用膜的污染表征及其清洗方案  81-87
    6.2.1 膜污染及其污染表征  81-84
    6.2.2 膜的清洗和再生  84-87
  6.3 本章小结  87-89
第七章结论与展望  89-91
  7.1 结论  89-90
  7.2 展望  90-91
参考文献  91-97
附录  97-99
致谢  99-101
研究成果及发表的学术论文  101-103
作者及导师简介  103-104
附件  104-105

纳滤处理水中抗生素的研究

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