摘要
近年来，绿色环保、可持续性发展和节约资源的理念不断地深化，工业废水的处理成为了急需解决的问题。膜分离技术因为其低能耗、低成本、易操作等优势越来越受人们的关注。目前商品化高分子膜 90%以上都是由不可再生的石化资源为原材料，这与绿色环保和可持续性发展的理念背道而驰。此外，由于其表面均表现为疏水，易引起膜污染使膜通量下降，导致能耗增加。因此构筑绿色环保制备简单和低成本的高分离性能膜是推动膜分离技术走向实际应用的迫切需求。海藻酸钠（NaAlg）作为天然多糖具有良好的生物相容性与成膜性，是制备绿色环保滤膜的理想材料之一。但是常见的海藻酸盐水凝胶膜均是与金属阳离子进行交联，由于金属阳离子易与一价金属离子置换降低交联度，所以这种过滤膜易溶胀、不耐盐。因此，制备耐盐且具有良好分离性能的海藻酸盐水凝胶膜成为现阶段的难点。本文主要的研究内容与结果如下： 1. 以NaAlg和羧甲基壳聚糖（CMCS）作为原材料，分别采用草酸（OA）或柠檬酸（ CA ）作为交联剂制备羧甲基壳聚糖-草酸-海藻酸钠（ CMCS-OA-NaAlg）水凝胶膜和羧甲基壳聚糖-柠檬酸-海藻酸钠（CMCS-CA-NaAlg）水凝胶膜。通过正交实验，以力学性能和分离性能为指标，确定了最佳制膜条件：3.5 wt.% NaAlg、2.5 wt.% CMCS、0.5 mol/L OA和0.5 mol/L CA。 2. CMCS-OA-NaAlg水凝胶膜具有优异的抗溶胀性能（在 0.9 wt.%的 NaCl溶液中溶胀率 3.4%，相比海藻酸钙膜提高了 81.9 倍）。其次由于其低的表面粗糙度和良好的亲水性，该膜显示了良好的抗污染性能。在染料/盐的分离测试中（0.1 MPa），CMCS-OA-NaAlg水凝胶膜对考马斯亮蓝 G250（CBB）截留率接近100.0%，对直接黑38（DB）、直接红23（DR）和刚果红（CR）的截留率均大于95.0%，且对盐（NaCl、Na2SO4、MgCl2、MgSO4）的截留率低于10.0%，尤其是NaCl的截留率低于7.0%。 3. 采用更为环保的 CA交联的 CMCS-CA-NaAlg水凝胶膜也对高盐废水中的染料展现了良好的分离性能。其中，在 0.1 MPa 下，对 CBB、DB、DR 和CR 的截留率均大于 95.0%，且对盐（NaCl、MgCl2、MgSO4）的截留率均低于10.0%，且染料与盐的分离系数高达93.0。此外，在长期性能测试中，两种膜对高盐度的染料废水展现了稳定的分离性能，本论文为高盐印染废水的处理尤其是染料和盐的分离提供了新的思路。
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