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《华中科技大学》 2015年
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痕量灌溉中聚四氟乙烯膜亲水性及抗污染性能基础研究

曹伟  
【摘要】:痕量灌溉是一种全新的基于膜过滤的节水灌溉技术,与滴灌不同的是其在不降低作物产量的情况下,比滴灌更加节水40-60%,但痕量灌溉系统中采用的聚四氟乙烯膜存在润湿性差的问题,导致聚四氟乙烯膜易被污染,使得痕量灌溉系统不能长期稳定运行。为此,本文以聚四氟乙烯膜为研究对象,对其进行亲水性改性和抗污染性能研究,做了如下几项工作:(1)研究了聚四氟乙烯膜的相关性能。得到孔隙率ε=0.615、纯水通量(3 m水压)832.97 L/(m2?s)、平均孔径分布?=2.24μm、接触角θ=113.2±2.2°、表面张力=3.51×10-2 N/m。(2)研究了制备氢氧化铁胶体改性聚四氟乙烯复合膜的影响因素。在氯化铁溶液(0.3 mol/L)为20 ml、浸渍时间为24 h、氢氧化钠溶液(0.05 mol/L)为1.5 ml的条件下,制备的氢氧化铁胶体改性复合膜具有最好的亲水性,接触角为66.9±0.6°,表面张力为6.37×10-2 N/m,纯水通量(3 m水压)为869.08 L/(m2?s),经过扫描电子显微镜和能谱分析仪观察发现氢氧化铁胶体已经成功的吸附在聚四氟乙烯膜的表面上。(3)研究了制备多巴胺改性聚四氟乙烯复合膜的影响因素。在缓冲溶液PH为9.0、浸渍时间为13 h、多巴胺浓度为2.4 g/L的条件下,制备的多巴胺改性复合膜具有最好的亲水性,接触角为63.1±0.3°,表面张力为6.52×10-2 N/m,纯水通量(3 m水压)为952.03 L/(m2?s),经过扫描电子显微镜和能谱分析仪观察发现聚多巴胺已经成功的吸附在聚四氟乙烯膜的表面上。(4)研究了初始聚四氟乙烯膜、氢氧化铁胶体改性聚四氟乙烯复合膜和多巴胺改性聚四氟乙烯复合膜对腐殖酸的抗污染性能。根据痕量灌溉系统的实际运行情况,选用错流过滤装置进行抗污染实验。污染液为20 mg/L的腐殖酸溶液、跨膜压力为0.03MPa,120分钟的污染实验后对污染后的膜进行物理清洗,三种膜的通量恢复率分别为59.64、69.26、77.59,总污染分别为0.4998、0.4969、0.5167,可逆污染分别为0.0962、0.1895、0.2926,不可逆污染分别为0.4036、0.3074、0.2241,多巴胺改性复合膜具有较高的水通量、可逆污染和较低的不可逆污染,相较氢氧化铁胶体改性膜具有更好的抗污染性。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S275;TQ320.721

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