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电场强化煤基多孔炭膜去除模拟压载水中微藻研究

徐源潞  
【摘要】:随着国际贸易的快速发展,船舶航运事业蒸蒸日上,海洋生物入侵所带来的污染问题愈加突出,对海洋环境的侵害愈加严重,已被全球环境基金组织确认为危害海洋的四大威胁之一。因此,为了保护海洋环境,有效地控制和减少海洋生物入侵污染问题的加剧,继续研究更多更好的海洋防污技术是海洋科学领域深入研究和探索的热点问题。论文利用煤基多孔炭膜特有的导电性,结合电化学氧化技术构建了膜/电极一体化处理系统。将炭膜设置为阳极,与外加电场相耦合来处理由小球藻、新月菱形藻和扁藻配制的模拟压载水,考察了电场强度、微藻浓度和电导率等因素对电场强化煤基多孔炭膜系统中渗透通量的影响,并使用扫描电镜(SEM)观察煤基多孔炭膜在处理前后膜表面和断面的污染情况。实验结果表明,电场强化煤基多孔炭膜对模拟压载水中微藻的去除展现出良好的处理效果。与未施加电场相比,渗透通量有了显著的提高。随着电场强度的增加,可强化处理系统的渗透过程,提高渗透通量。增大模拟压载水的电导率使作用在膜表面的电化学反应加剧,产生的气体可以阻挡微藻细胞对炭膜的污染,从而提高渗透通量。研究还得出增大微藻的浓度可使渗透通量减小。微藻的种类也是影响渗透通量的因素之一,体积较大的扁藻在炭膜上可以形成一层较厚的污染层,导致低渗透通量。为了进一步说明电场强化煤基多孔炭膜具有防污能力,本文进行了加电场与不加电场条件下煤基多孔炭膜抗污染参数的分析。结果表明,处理系统与电化学氧化过程的结合可以提高渗透通量和污染指数。经过化学清洗的煤基多孔炭膜,处理系统仍保持较高的渗透通量,说明其具有良好的再生能力。为了防止电场强化煤基多孔炭膜系统处理后的压载水中产生的副产物会对环境造成不良影响,所以需要对处理后的压载水进行相关副产物的检测。本文检测了运用电场强化煤基多孔炭膜系统处理不同电场强度下压载水中卤代烃的含量变化,检测结果表明,随着电场强度的增大,除了 CHCl2Br浓度变化不明显,CHBr3、CHClBr2和CHCl3其他三种物质含量变化都很大。在0V/cm、0.15V/cm、0.31V/cm电场强度下,4种物质的含量均符合WHO标准。当电场强度为0.46 V/cm时,CHBr3、CHClBr2的含量不符合WHO标准。本文采用的最佳电场强度为0.31 V/cm,所以经过电场强化煤基多孔炭膜系统处理后的压载水中的三卤甲烷都不会对环境造成不良影响。


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