微观作用力测试新技术将有助于研发高抗污染型超滤膜

　　据陕西省教育厅官网2015年11月9日讯 11月8日，为期8天的陕西省第二届研究生创新成果展暨创新成果洽谈会在西安理工大学落幕。
　　本届成果展共有陕西省32个研究生培养单位的353项研究生创新成果参加展出，既有原创实物，也有在国内外发表的高水平学术论文、学术著作、获批的发明专利，均具有很高的代表性，涵盖了航空航天、机械、电子、信息、材料、化学、化工、地质、兵工、光学、人文、社科、艺术等领域，其中，工科类参展作品170项，理科类参展作品83项，文科（术科）类参展作品100项；基础理论类展品119项，应用型展品163项。
　　各参展单位分别以宣传展板、实物、视频以及现场表演等多种形式充分展现了本单位的科研成果、办学水平和人才培养质量。展会期间举办了创新实践系列报告会，来自西安交通大学、西北工业大学、陕西师范大学、西安电子科技大学、西北大学、西安理工大学、西北政法大学、西安工程大学等8所高校的10位专家学者和青年创业者代表分别作了主题报告。陕西师范大学、西安理工大学、西安音乐学院、西安体育学院、西安工程大学等5所高校的学生为参会者带来了精彩的文艺创新作品展演。展会期间，介绍和推广了159项发明专利。有9家企业与合作的高校就设奖捐赠、科研成果转化、研究生联合培养、实习实践基地建设等签订了实质性合作协议。
　　本次成果展期间，共有上万人次入场参观，3000人参加了创新实践系列报告会。举办方还在网上开展了“我最喜欢的十大参展作品”评选，计有一万余人次参与，共收到10万余张选票，有效提高了展会的社会关注度。展会为进一步提升陕西省研究生教育质量，引导和激励陕西省研究生强化创新意识，开展创新实践，提高创新能力，展示创新成果，促进研究生就业创业发展提供了良好的平台，得到了研究生培养单位和社会有关各界的普遍好评。
　　★第二届创新成果展作品
　　使用微观作用力测试技术识别城市二级处理水中的优势超滤膜污染物
　　成果简介：
　　超滤技术在水处应用中，面临的首要难题是膜污染问题。而膜－污染物及污染物之间的相互作用力是控制膜污染行为的主要因素，但是相应微观作用力的定量测定一直是本领域的研究难点。在国内外同行，本研究组首次成功开发了超滤膜材料胶体探针，实现了膜－污染物及污染物之间作用力的定量测定。基于相关作用力机制，结合待处理废水的特定水质调教，针对性性进行超滤膜的研发，制备了高抗污染型超滤膜。成功将基础研究进行了技术转化，为超滤技术在水处理领域的进一步推广应用提供了技术手段。
　　成果内容提要：
　　主要观点：
　　溶解性有机物对超滤膜污染的本质过程是：水体中的腐殖质、蛋白质及多糖等有机物通过与膜材料之间的相互作用力，在膜孔及膜面持续地沉降累积，引起膜孔不断窄化堵塞及污染层的逐渐形成，致使膜渗透性能发生衰退。膜污染速率及污染幅度正是与溶解性有机物在膜孔及膜面的沉降累积速率及所形成的污染层结构特征密切相关。而膜材料与有机物之间及有机物与有机物之间的相互作用大小，正是控制有机物在膜孔及膜面的沉降累积速率及污染层结构特征的主要因素。因此，研究膜与污染物及污染物与污染物之间的相互作用行为，是探明膜污染本质原因的关键。
　　本论文将城市二级处理水代表实际水体，采用XAD及DAX大孔吸附树脂将实际水中残留溶解性有机物分割为亲水性、疏水性及过渡性三部分；并使用不同切割分子量的超滤膜将二级处理水中有机物分割成不同分子量的有机物。使用各部分分割水进行了相应的水质分析及PVDF超滤膜过滤试验；并采用PVDF胶体探针及复杂有机物胶体探针分别测定膜－有机物及同类型/不同类型有机物－有机物之间的作用力。分析与膜污染行为相关的微观作用力大小特征及其变化规律，识别实际水体中的优势超滤膜污染物，为超滤膜在水处理领域的推广应用提供理论依据。
　　创新点：
　　1）实现了实际水体中膜污染物与膜及污染物之间相互作用力的定量测定
　　2）亲水性有机物是运行初期引起膜污染的主要物质，疏水性有机物是稳定运行期超滤膜污染物的主要原因物质
　　3）膜－污染物之间的氢键作用是决定膜污染速率的主导因素之一，针对性削弱污染物对膜面的亲和力可大幅度减缓膜污染
　　4）使用微观作用力测定结果，可针对性进行抗污染超滤膜的开发。
　　实践意义：
　　用微观作用力变化特征指导城市污水超滤再生过程中的设计与运行：
　　通过膜－污染物及污染物－污染物之间的作用力定量测定，在设计阶段，以膜－污染物之间的作用力大小为基准，在多种膜材料中，选择与污染物作用力最小的超滤膜材料；以膜－污染物之间作用力最小为基准，提出膜性能改进条件；以污染物－污染物之间的作用力大小为依据，针对多种水质预处理技术或者膜性能恢复技术，选择处理后膜－污染物及污染物间作用力最小的技术方案。将微观作用力测试技术转化为一种指导超滤技术科学高效应用的方法。