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《北京建筑大学》 2018年
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金属离子驱动污泥EPS膜分离/提纯实验研究

宋鑫  
【摘要】:剩余污泥资源化是未来污泥处置的发展方向。污泥菌细胞中胞外聚合物(Extracellular polymers substances,EPS)含量不菲(10~40%干重)。如能经济、高效分离、回收,EPS用途广泛。传统上,EPS采用脱水法回收,但能耗高、加药剂,存在二次污染问题。膜分离技术脱水、浓缩似乎可以避免弊端。研究显示,Ca~(2+)、Fe~(3+)等高价金属离子可与EPS结合,不仅可获得较高的EPS回收率,而且能有效降低EPS膜污染现象。为此,课题研究首次尝试以模拟与实际EPS溶液为研究对象,探究高价金属离子作用下压力驱动的膜分离行为。金属离子与EPS主要成分——藻酸盐中羧酸基团相互作用可减轻藻酸盐膜污染,减轻过滤阻抗顺序为:Mg~(2+)Ca~(2+)Fe~(3+)Al~(3+)。三价金属离子减轻膜污染效果最为明显,主要是可以改变pH、形成氢氧化物胶体等原因。二价金属离子(Ca~(2+))作用下,微滤情况时可使藻酸盐与牛血清蛋白相互分离,且随膜孔径增大过滤阻抗逐渐减小;适宜Ca~(2+)浓度下,7μm膜孔径便能够达到较好的分离效果,而且不取决于两者的浓度比。膜面剪切力作用并不能减缓膜污染,反而降低EPS分离效率。各种分离、提纯EPS方法中,获得的多糖比例较为固定,而蛋白质比例差别较大。各种EPS钙析物中,阳离子交换树脂法提纯物与藻酸钠最为接近。因Ca~(2+)等二价离子存在,各类EPS钙析物中多糖羧酸根与金属离子的配合方式均为桥式配合。Ca~(2+)可降低EPS溶液的过滤阻抗,超滤膜大于微滤膜回收率(~90%)。Fe~(3+)的污染减轻能力优于Ca~(2+),但Fe~(3+)会影响EPS对重金属的吸附能力。EPS对Pb~(2+)的吸附量明显高于一般吸附材料,最高时可达833 mg/g。适宜提取EPS亦能提高污泥的整体过滤性能。
【学位授予单位】:北京建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ028.8

【参考文献】
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