基于荷電TiO2電場(chǎng)預(yù)涂層的超濾膜特性改善試驗(yàn)研究.pdf

1、超濾膜在水處理中的應(yīng)用價(jià)值得到了廣泛認(rèn)可，而超濾膜在凈水過(guò)程中，自身會(huì)不可避免地受到污染，如何在保證水質(zhì)的前提下降低膜污染，是膜技術(shù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為改善超濾膜的過(guò)濾性能，降低膜污染速率，本文提出了荷電TiO2電場(chǎng)預(yù)涂層法。荷電TiO2電場(chǎng)預(yù)涂層是指采用荷電改性后的TiO2在電場(chǎng)作用下吸附于膜表面，依靠帶電載體形成的預(yù)涂層隔離導(dǎo)致膜污染的膠體和大分子有機(jī)物等物質(zhì)，大幅降低膜污染。
　　在pH=5～6條件下，經(jīng)十二烷基苯磺酸鈉

2、改性后的TiO2帶電性能和分散性能都得到明顯改善。 TiO2顆粒經(jīng)荷電改性后中位徑從6.431μm上升到7.579μm，其中小于膜孔徑的顆粒所占比例為零，因此TiO2顆粒不會(huì)進(jìn)入膜孔造成堵塞。吸附實(shí)驗(yàn)表明，荷電TiO2顆粒對(duì)有機(jī)物有很好的吸附效果，而對(duì)氨氮吸附效果不明顯。
　　在外加電場(chǎng)的作用下，采用荷電改性TiO2涂覆超濾膜表面的預(yù)涂層方式，進(jìn)行了預(yù)涂層工藝改善超濾膜過(guò)濾性能的試驗(yàn)。結(jié)果表明，荷電TiO2電場(chǎng)預(yù)涂層能阻隔污染物與

3、膜直接接觸，降低膜污染速率。在電場(chǎng)強(qiáng)度30V/cm、涂層時(shí)間10min、涂層液濃度2g/l的條件下，運(yùn)行五個(gè)周期后的膜通量仍能恢復(fù)至初始通量的76.5％，較未涂層處理的膜提高18.5％。試驗(yàn)還表明，荷電TiO2電場(chǎng)預(yù)涂層可能存在一個(gè)“最佳涂層厚度”，當(dāng)涂層厚度為“最佳涂層厚度”時(shí)，超濾膜過(guò)濾性能改善最好。
　　預(yù)涂層后的超濾膜出水濁度始終小于0.6NTU，而同期對(duì)照組出水濁度一直大于0.6NTU，在20天的運(yùn)行記錄中有多天出水濁度

4、≥1NTU，表明預(yù)涂層能對(duì)引起水體渾濁的物質(zhì)起到良好的吸附截留作用。預(yù)涂層后的超濾膜出水氨氮平均濃度為0.86mg/L，略高于對(duì)照組的0.83mg/L，這是因?yàn)門iO2對(duì)氨氮的吸附效果不明顯，預(yù)涂層覆蓋在膜表面減少了膜對(duì)氨氮的有效吸附面積，從而影響了對(duì)氨氮的去除效果。預(yù)涂層后超濾膜對(duì)高錳酸鹽指數(shù)的平均去除率為63.6％，比對(duì)照組提高了10.7％，TiO2顆粒粒徑很小比表面積很大，能夠?qū)λ械挠袡C(jī)污染物起到很好的吸附作用?？傮w來(lái)說(shuō)，荷電T

5、iO2預(yù)涂層能夠提高超濾膜的出水水質(zhì)。
　　在試驗(yàn)時(shí)段內(nèi)，預(yù)涂層后的超濾膜濾餅層過(guò)濾系數(shù)Kc和膜孔吸附系數(shù)Kp都比對(duì)照組小，表明預(yù)涂層能夠同時(shí)改善超濾膜的濾餅層污染和膜孔吸附污染，兩組試驗(yàn)的Kp值都不斷減小，說(shuō)明濾餅層的形成會(huì)減緩膜孔吸附污染。對(duì)膜表面污染物進(jìn)行理化分析后發(fā)現(xiàn)，對(duì)照組濾餅層中膠體物質(zhì)含量最大(66％)，固體懸浮物含量很小(19％)，而預(yù)涂層后的超濾膜濾餅層中的固體懸浮物含量最大(50％)，膠體物質(zhì)含量有所降低(45