高透气性能MABR用膜制备

学生姓名： 王 琴指导老师：李保安 研究员 学 号 ： 2011207287

实验要点4

课题背景1

研究现状2

研究目的3

研究思路5

主要内容

中国世界总水量6%

1. 背景——严峻的水污染现状

2. 研究现状—— MABR 技术是将气体分离膜技术与生物膜法技术相结合的新型污水处理技术，最大特点就是利用曝气膜组件向微生物膜和水体进行无泡曝气。核心——中空纤维膜组件。

污水 污水

氧气

污水（液相主体）

曝气膜

生物膜氧

废水曝气膜 生物膜

氧浓度扩散方向 底物浓度扩散方向好氧区 缺氧区 厌氧区 边界层

氧

有机物

氨氮

厌氧区 缺氧区 好氧区 边界层

废水惰性载体 生物膜

氧和底物浓度扩散方向

有机物氨氮氧A

B

类型 性状 材质 传质特点

致密膜致密，孔径为 1~10×10-

10m，管状，内径约为1mm或纤维状（ 200~500μm）

硅橡胶、 PP高分子材料

对氧有优选透过能力，泡点压力高，传质阻力较大，气体通量小

疏水性微孔膜

孔径为 0.01~0. 2μm，纤维状，内径约为

0.4mm

PE PTFEPVDF

气体通量大，对氧的选择性差，泡点压力低，易造成膜污染

复合膜 表面致密的硅橡胶薄层，支撑层为疏水膜 复合材质 以上优点兼有

MABR 膜材料

热致相分离• 由高聚物与稀释剂混合物在高温时形成均相熔体，在挤出后冷却发生固 -液或液 -液相分离，稀释剂所占位置被除去后形成微孔

熔融挤出 •以纯高聚物熔体进行纺丝，

直接冷却卷绕，致密膜

中空纤维膜纺丝工艺

熔融 -拉伸以纯高聚物熔体进行纺丝，再热处理得到具有硬弹性的中空纤维，最后通过机械力拉伸作用形成微孔，紧张热定型使微孔保留

应用领域： 污水处理 气体分离 膜蒸馏 血液净化

熔融挤出纺丝流程

熔融拉伸核心—硬弹性

硬弹性材料

聚合物熔体温度

纺丝速度冷却速度

热处理条件

聚丙烯 纺丝机 冷却（风冷） 卷绕丝

氮气

热处理室温拉伸热拉伸热定型疏水性多孔膜

流程太长& 能耗较高

传统工艺流程

聚丙烯熔体纺丝

纺丝温度

纺丝速度

冷却速度

卷绕张力

热处理

温度

时间

张力

拉伸

拉伸速度

拉伸倍数

温度

热定型

张力

温度

时间

成品

纺丝过程影响因素

物理法表面涂覆共混都存在

缺点

操作步骤繁冗仪器设备复杂改性效果不持久稳定破坏膜本体结构

材料表面改性方法

高透气性能MABR 膜

外资企业多孔原纤

纳米颗粒聚丙烯PP

研究目的熔融拉伸

表面改性

实验要点1

2

3

4

5

纳米颗粒的选取及与 PP的配比纺丝条件控制拉伸工艺 &热处理条件

表面改性研究MABR性能测试

实验思路

制膜实验 处理表征

中空纤维致密膜 拉伸处理

表面改性性能测试：结晶度，表面形态，透气性，泡点压力

微孔膜

MABR 测试

改进工艺

仿生学的重要发现——多巴胺

多巴胺在水溶液中的交联过程D

A改性固体表面示意图

• 9-10 月完成设备的购置、调试及实验原材料采购；学习熔融挤出工艺，探索最优混合纳米颗粒并优化操作参数• 11 月 - 次年 3 月完成中空纤维膜的制备及其测试表征工作，确定各项实验参数• 4-8 月将自制中空纤维膜用于 MABR ，测试其挂膜效果及其应用性能• 9-10 月完成小论文的撰写• 11-1 月完成大论文的撰写

实验计划