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毕业论文课题相关文献综述
随着现代工业、农业的发展,水污染日益严重。在我国，82%的河流受到不同程度的污染，42%的城市饮用水源受到严重污染，农村有70%的饮用水不符合卫生标准。而其中印染废水特别是染料废水占了很大一部分比例。此类废水色度深、有机污染物含量高、组分复杂、水质变化和生物毒性大难生物降解，染料抗光解、抗氧化性强，且含有多种具有生物毒性或导致三致（致癌、致畸、致突变）性能的有机物，用常规的方法难以进行污，给环境带来了严重污染。
印染废水的成分与加工不同纤维所用染料、助剂、机器设备及操作方法的不同,而有所差异。各类不同纤维(纤维素纤维、蛋白质纤维、合成纤维)所用染料及助剂造成污染的成分如下：直接染料所用助剂为：Na2CO3、NaCl、Na2SO4表面活性剂活性染料所用助剂为:NaOH、Na2CO3、Na2SO4、NaCl、表面活性剂；还原染料所用助剂为:NaOH、Na2SO4、Na2Cr2O7、H2O2、NaBO3、CH3COOH、表面活性剂；硫化染料所用助剂为：Na2S、Na2CO3、NaCl、H2O2，冰染料所用助剂为：NaOH、NaNO2、HCl、皂洗剂等表面活性剂；颜料所用助剂为：浆料、粘合剂、树脂等。
传统的印染废水处理方法有物理化学法（如吸附、气浮、混凝、氧化等），生物法以及它们的组合。但是处理的效果均不太理想，因此，新技术的开发成为了当今相关专业关注的课题。膜技术作为新一代的分离技术已广泛应用于物料分离及废水处理。膜一般定义为两相之间的选择性屏障，也就是说它对溶液中的某一(或某些)成分有选择透过性的本领。相较于有机膜，无机膜由于化学稳定性好，耐酸、碱、有机溶剂，耐高温，抗微生物污染能力强，适宜在生物医药领域应用，机械强度大，可高压反冲洗，再生能力强，孔径分布窄等优点，可广泛用于水处理、气体分离、液体分离、饮料和啤酒的滤菌、工业催化等领域。无机陶瓷膜在膜领域所占的市场份额还比较小，但是其发展异常迅猛。由于陶瓷膜优异的化学特性、日益降低的成本及陶瓷膜的逐渐普及，在未来几年无机膜市场销售额将以35%的年增长率发展。无机膜的研究己引起各国的广泛重视，其研究、开发和应用己取得重大进展。
近年来针对陶瓷膜的应用研究已有诸多报道，如：Soma等人[1]采用微滤膜处理印染废水。膜面流速为3m/s～5m/s,操作压力为0.1MPa～0.5MPa，研究表明，对于不溶性染料去除率大于98％对于可溶性染料，通过加人一些表面活性剂可使去除率大于96％。王振余，郭树才[3]用0.11μm的多孔炭膜处理染料水溶液，考察了甲基紫、蒽醌蓝、蒽醌艳蓝色基、直接大红、依加诺黄3GL、直接翠蓝G等染料的脱色效果,结果发现,炭膜对染料与水有很好的分离效果,对所考察的几种染料,其截留率为95％～98％，水的渗透速率介于65~200L/(m2hMPa)。
陶瓷膜对染料的截留机理主要为筛分机理及电荷排斥机理。筛分机理主要为根据染料分子的大小与膜孔径之间的匹配进行的截留；电荷排斥机理是基于膜材料与染料分子之间的排斥进行的截留。陶瓷膜材料主要有Al2O3、ZrO2、TiO2等，在溶液中由于酸碱性的不同，膜表面会带正电荷或负电荷，而染料分子因其结构不同也会带不同的荷电基团。研究表明溶液中的含盐量、pH等环境会对染料分子的截留产生不同的影响。
陶瓷膜使用中的最大问题是膜污染，膜污染不仅包括由于不可逆吸附、堵塞引起的污染(不可逆污染),而且包括由于可逆的浓差极化导致凝胶层的形成(可逆污染),二者共同造成运行过程中膜通量的衰减。造成陶瓷膜污染的原因主要有三个(1)陶瓷膜本身的性质；(2)浓差极化；(3)滤液的组成成分。其中，陶瓷膜的性质(包括膜材料、孔径大小、膜面的亲水性等)会对浓差极化的趋势产生影响，导致滤液吸附与沉积在膜表面上，并与滤液中的其他组分发生物理、化学、生物作用。而滤液中各种组分的浓度、温度、电荷性、pH等因素也影响了其对陶瓷膜的污染程度。
减轻膜污染的方法主要有以下几类方法：料液预处理,是指在原料液过滤前向处理液中加入一种或几种物质,进行预絮凝、预过滤、改变溶液pH值等处理,使原料液的性质或溶质的特性发生变化,以脱除一些与膜相互作用的物质,减轻膜的污染并提高了过滤通量。有人研究用硫酸铝作预絮凝,投加量为2-4mg/l(以Al计)时滤饼阻力和浓差极化阻力最小。用活性炭作为膜分离技术处理天然水的预处理,可以有效的去处膜本身难以去除的低分子溶解性有机物,减轻了膜污染,同时减少三卤甲烷等物质的生成。优化膜分离操作水力条件,是通过改善膜表面的流体力学条件以减轻浓差极化、减少滤饼沉积量、降低膜污染、提高膜通量。主要有湍流促进,流体脉动,离心失稳,两相流技术等,H.Yonekawa等人通过改变陶瓷膜管内的构造以改变水流形态,就是属于湍流促进。与其它水处理技术相结合减轻膜的污染,把膜技术与处理污水的生物反应器结合起来的工艺就是膜生物反应器(MBRs)。
无论如何改进工艺，膜污染都无法避免,所以在应用中必须进行膜的清洗,使其恢复过滤能力。主要的清洗方法包括物理清洗、化学清洗、超声波清洗、电清洗和热处理清洗。物理清洗：用机械的方法从膜表面或孔内去除污物,包括正方向冲洗变方向清洗，透过液反压冲洗,振动,空气喷射,自动海绵球清洗,气-液脉冲等。化学清洗：根据污染物不同选择不同化学试剂进行清洗,如,用酸类清洗剂溶解去除矿物质及DNA，NaOH水溶液有效脱除蛋白质污染,柠檬酸加氨水清洗液可去除碳酸盐垢及金属胶体,EDTA加NaOH清洗液去除二氧化硅、有机物及微生物污染。超声波清洗：通过超声波脉冲产生高能量破坏膜表面和吸附物质的连接,振散膜面颗粒,从而去除膜表面沉积层。电清洗：在膜面施加电场,使带电粒子或分子沿电场运动,从而达到去除的目的。热处理清洗：由于陶瓷膜稳定的热稳定性,可以采用高温灼烧的方法使孔径堵塞物分解而达到清洗的目的,采用这种方法清洗,要注意密封部分的耐高温性。
1.4本课题研究的目的
染料废水是我国工业系统中重点污染源之一，膜技术特别是有机纳滤膜已经广泛用于染料废水的深度处理。染料废水成分复杂，除了含有大量的染料外，还含有无机盐及一些助剂。而膜对染料的分离，除了膜本身性质和染料特性影响因素外，溶液环境对染料的截留也有很大的影响。本课题主要考察溶液环境(盐含量、盐种类、酸碱性等)对陶瓷膜截留染料分子性能的影响。
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