《利用臭氧控制膜-生物反應器膜污染的機理研究》是依託清華大學，由吳金玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用臭氧控制膜-生物反應器膜污染的機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：吳金玲
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
膜污染是限制MBR廣泛套用的關鍵問題，投加臭氧是一種有效的膜污染控制方法，但其作用機理仍不明確。本研究重點關注EPS這一影響膜污染的關鍵物質，研究其在臭氧作用後官能團的變化情況，然後用發生主要變化的官能團修飾AFM探針、模擬被臭氧改變的EPS，用AFM技術探測臭氧作用前後EPS間及EPS和膜表面間作用力的改變，弄清臭氧對絮體重絮凝和膜表面污染兩個關鍵過程的影響，結合EPS組成特性和功能特性在臭氧作用前後的變化，闡明臭氧控制MBR膜污染的機理。本項目創新研究思路，用主要變化官能團模擬EPS分子變化，避免了EPS微觀結構測定這一難題；創新研究方法，3D-EEM、FT-IR、高分辨LC/MS和修飾探針AFM等先進手段的配合使用，使研究可以在分子和分子間作用力的微觀層面直接開展，深入揭示臭氧控制MBR膜污染的機理。本研究將為臭氧控制膜污染技術的最佳化完善、新型MBR混合液調控技術的開發奠定理論基礎。
結題摘要
膜污染是限制膜生物反應器（MBR）廣泛套用的關鍵問題。適量投加臭氧，可改善活性污泥混合液膜過濾性，從而控制膜污染。但污泥混合液成分複雜，臭氧作用後發生更加複雜和不可預測的變化，使其作用機理的揭示成為難點。本研究關注胞外多聚物（EPS）、溶解性微生物產物（SMP）類導致膜污染的關鍵物質，深入其在臭氧作用前後官能團的變化情況，結合微觀物理化學作用理論，闡明了臭氧控制MBR膜污染的機理：適量臭氧作用於MBR混合液後，氧化SMP和外層鬆散EPS（LB-EPS），導致LB-EPS某些化學鍵斷裂，使LB-EPS進入上清液，以SMP形式存在；同時在EPS和SMP表面引入羥基（-OH）和羧基（-COOH）等親水基團，使上清液中游離的二價金屬離子，與這些基團結合，通過架橋作用，促進污泥絮體的絮凝。本研究創新研究思路，用主要官能團模擬EPS和SMP分子變化，避免了EPS和SMP微觀結構測定這一難題；創新研究方法，三維螢光光譜（3D-EEM）、傅立葉轉換紅外光譜（FT-IR）等手段的配合使用，使研究可以在分子間作用（官能團）的微觀層面直接開展，深入揭示臭氧控制MBR膜污染的機理。本研究將為臭氧控制膜污染技術的最佳化完善、新型MBR混合液調控技術的開發奠定理論基礎。
