多巴胺復(fù)合膜的制備及其在海水養(yǎng)殖廢水處理中的應(yīng)用.pdf

1、近年來,隨著養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展,海水工廠化養(yǎng)殖在規(guī)模和數(shù)量上急劇增加。海水工廠化養(yǎng)殖廢水若得不到有效處理后排放,必然會(huì)對(duì)鄰近海域水體產(chǎn)生污染影響。目前,處理海水養(yǎng)殖廢水的方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法等,主要去除廢水中的懸浮物(SS)、氨氮、化學(xué)需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)等,以達(dá)到循環(huán)利用或排放的要求。針對(duì)海水養(yǎng)殖廢水的特點(diǎn),這些方法均存在一些不足。與傳統(tǒng)的海水養(yǎng)殖廢水處理方法相比,膜技術(shù)具有操作管理方便,效率高等優(yōu)點(diǎn),可彌

2、補(bǔ)傳統(tǒng)工藝處理海水養(yǎng)殖廢水的不足,但膜技術(shù)應(yīng)用中的膜污染問題影響了其推廣應(yīng)用。為減緩膜的污染,研究制備滿足養(yǎng)殖廢水處理的抗污染超濾膜并應(yīng)用于養(yǎng)殖廢水處理,具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　左旋-3,4-二羥基苯丙氨酸(L-DOPA)是海洋中一種特殊的甲殼類動(dòng)物貽貝的分泌物,可在特定條件下自發(fā)聚合,強(qiáng)力附著于材料表面。這種在海洋動(dòng)物中的提取物不僅具有大量親水性基團(tuán),還具有在海水中抗生物附著的特性,將其作為復(fù)合膜的致密皮層,可制備出強(qiáng)親水性和

3、抗生物污染的高性能復(fù)合濾膜。
　　本文以聚砜超濾膜為基膜,涂覆多巴胺制得多巴胺復(fù)合聚砜膜,對(duì)其進(jìn)行了表征和性能評(píng)價(jià);并利用制得的復(fù)合膜,對(duì)海水養(yǎng)殖廢水進(jìn)行了分離實(shí)驗(yàn),取得的主要研究結(jié)論如下:
　　(1)多巴胺復(fù)合膜的制備
　　將聚砜基膜用去離子水充分沖洗、浸泡后,放入異丙醇中浸泡、振蕩清洗。將清洗后的聚砜基膜放入膜反應(yīng)池中,加入2g/L的多巴胺溶液50mL,再加入一定量氧化劑調(diào)節(jié)功能層厚度,迅速封閉反應(yīng)池放入振蕩培養(yǎng)箱

4、中,37℃下振蕩浸泡12h,再經(jīng)充分振蕩清洗和超聲清洗,即制得多巴胺復(fù)合膜。
　　以高碘酸鈉氧化劑促使多巴胺分子自聚。高碘酸鈉用量設(shè)計(jì)為0g、0.005g、0.01g、0.02g四個(gè)梯度,以海水為溶劑?；さ募兯高^系數(shù)(Lp)是2786.83L·m-2·h-1·Mpa-1,對(duì)HA截留率69％,膜通量119.41L·m-2·h-1。制備得到的四種膜Lp值分別為1476.20、1015.65、811.30、169.03L·m-2·h

5、-1·Mpa-1。四種膜對(duì)HA的截留率分別為78%、84%、86%、92%,膜通量分別為87.19、70.67、60.83、21.59L·m-2·h-1。
　　(2)多巴胺復(fù)合膜的表征
　　對(duì)聚砜基膜、以海水為溶劑制得的復(fù)合膜以及以海水為溶劑加入高碘酸鈉氧化劑(0g、0.005g、0.01g、0.02g四個(gè)梯度)所制備的四種復(fù)合膜分別進(jìn)行紅外掃描、電鏡掃描、膜厚和接觸角的測(cè)量。結(jié)果顯示,紅外掃描光譜上分析出在1250cm-1

6、出現(xiàn)S=O伸縮震動(dòng)峰,在1600cm-1和1510cm-1出現(xiàn)了芳環(huán)的C=C共振峰和彎曲振動(dòng)的重疊峰,這些都是聚砜膜的特征峰。在3500~3600cm-1出現(xiàn)了N-H/ O-H的伸縮振動(dòng)峰,1519cm-1處出現(xiàn)了氨基的N-H剪力振動(dòng)峰,1394cm-1處出現(xiàn)了C-O-H的振動(dòng)峰,都是多巴胺的特征峰,說明多巴胺已經(jīng)聚合在聚砜膜的表面。掃描電鏡顯示,不加氧化劑時(shí)多巴胺分子會(huì)聚合在聚砜膜的表面,但是數(shù)量較少,隨著氧化劑加入量增大,越來越多的

7、多巴胺分子聚合在膜表面,當(dāng)氧化劑加入0.02g時(shí),表面孔隙完全被多巴胺分子覆蓋,膜表面形成已成致密、均勻的多巴胺復(fù)合層。聚砜基膜、以海水為溶劑制得的復(fù)合膜及以海水為溶劑加入高碘酸鈉氧化劑0.005g、0.01g、0.02g、0.05g所制備的復(fù)合膜膜厚分別是:209.89μm、210.67μm、213.56μm、229.44μm、237.22μm、239.11μm,接觸角分別是:79°、63°、57°、52°、49°、42°,說明隨著氧

8、化劑增多更多多巴胺分子聚合在膜的表面,膜的親水性也隨氧化劑添加量增加而增強(qiáng)。
　　(3)多巴胺復(fù)合膜處理海水養(yǎng)殖廢水
　　實(shí)驗(yàn)選擇用聚砜基膜和以海水為溶劑加入高碘酸鈉0g、0.005g、0.01g的多巴胺復(fù)合膜對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖廢水進(jìn)行了處理實(shí)驗(yàn),處理壓力0.15MPa。四種膜處理后的養(yǎng)殖廢水,總懸浮物均被去除,COD去除率分別為:72.2%、83.3%、83.8%、90.8%;加入0.01g高碘酸鈉制備的多巴胺復(fù)合膜處理后的養(yǎng)殖廢