荷电超滤膜对天然有机物去除及膜污染行为的影响

以Aldrich 腐殖酸溶液为水样,研究比较了溶液环境(pH值、离子强度和钙离子)对荷电改性再生纤维素超滤膜和传统中性未改性再生纤维素超滤膜过滤过程的影响.结果表明, ①pH值主要通过质子化作用影响荷电膜以及腐殖酸分子的荷电量,进而影响荷电超滤过程.溶液pH值从7.5下降到3.5时,荷电超滤膜对腐殖酸的截留率从92%减少到79%,超滤4 h时,膜通量下降从26%增加到36%.②离子强度的改变是通过影响腐殖酸分子的物化性质和静电屏蔽作用来影响超滤过程的.当溶液离子强度为0、 3和100 mmol/L时,初始截留率依次降低,分别为92%、 87%和48%,超滤4 h时,荷电超滤膜的通量下降依次增加,分别为26%、 35%和63%.③Ca2+浓度的影响,需要综合考虑静电屏蔽作用、Ca2+的架桥作用以及滤饼层的压实性等各方面的影响.④pH值、离子强度和钙离子对中性超滤膜过滤行为的影响趋势与荷电超滤膜相似,但其影响程度有着较大的差别.研究结果对荷电超滤膜技术在实际应用中选择合适环境条件提供了参考.     

亲水荷电超滤膜的制备及对腐殖酸的分离性能

为改善聚醚砜(PES)超滤膜的抗污染性能和提高对腐殖酸(HA)的截留率,以介孔二氧化硅(MS)为添加剂,采用相转化法制备了亲水性PES/MS复合超滤膜,并对膜表面进行荷电改性.研究了MS对膜的断面结构、表面化学性质和过滤性能的影响,考察了荷电改性PES/MS超滤膜对水中HA的分离性能以及溶液pH值、离子强度和钙离子浓度等因素对荷电膜超滤过程的影响.SEM表征结果显示,MS颗粒在PES/MS复合膜的表面分散均匀,膜孔的连通性改善.亲水荷电改性后,膜表面接触角由68°降至57°,zeta电位由-6.31mV降至-11.45mV,膜对HA的去除率由72%提高到95%,通量衰减率由29.8%减小到4.9%.结果表明,对PES超滤膜进行亲水荷电改性可有效提高对HA的截留率,同时减轻膜污染;另外,溶液的pH值、离子强度和钙离子浓度对荷电超滤膜的过滤性能有较大影响,调节合适的溶液环境可在提高截留率的同时,减轻膜污染.     

腐殖酸溶液对超滤膜污染的原因研究

针对腐殖酸溶液对超滤膜污染的原因,对超滤膜在过滤腐殖酸溶液时受到污染的变化进行了探讨,通过测试的数据比较了待测腐殖酸溶液与膜通量的关系,同时对腐殖酸溶液和添加钙离子后,对超滤膜污染的影响状况,同时还对超滤膜在过滤过程中的UV254变化规律进行了探讨。结果表明,不同质量浓度的腐殖酸溶液,它们对膜通量的影响比较显著,在相同的过滤时间内,膜通量分别下降了不同的百分组成。在腐植酸溶液中添加钙离子后,膜通量下降更大。     

壳聚糖络合-超滤耦合过程去除溶液中铅离子的研究

采用聚醚砜超滤膜,以壳聚糖为络合剂络合-超滤去除溶液中Pb2+,考察了溶液pH值、Pb2+/壳聚糖装载量比、离子强度和Ca2+各因素对Pb2+截留率的影响,同时研究了超滤浓缩时间对Pb2+截留率及膜通量的影响.结果表明,溶液pH是决定络合-超滤耦合过程能否进行的关键因素;在pH为6.0, Pb2+/壳聚糖装载量比为0.25时,络合-超滤耦合过程对溶液中Pb2+的截留率达99%以上.溶液离子强度和Ca2+的增加均不利于络合-超滤耦合过程对Pb2+的去除.对浓缩的壳聚糖-铅溶液酸化解络之后,进一步采用全过滤过程回收壳聚糖.回收后的壳聚糖重新用于络合-超滤耦合过程去除溶液中Pb2+,此时对Pb2+的去除率为96.2%,与新鲜的壳聚糖没有明显差别.研究结果显示采用壳聚糖络合-超滤耦合过程能有效去除溶液中铅离子,同时实现壳聚糖的有效回收.     

粉末活性炭预处理对超滤膜通量的影响

研究了粉末活性炭预处理对改善超滤膜过滤通量的效果.试验采用了4种具有不同亲疏水性的水样,着重探讨粉末活性炭对有机物的疏水性和亲水性组分的去除效果以及所带来的通量改善.试验结果表明,对于4种水样,超滤膜直接过滤原水时,通量下降严重.虽然粉末活性炭预处理能在一定程度上提高通量,但通量下降的趋势仍未改善.对有机物各组分的分析表明,直接过滤原水时,膜主要截留疏水性有机物;粉末炭吸附主要去除亲水性有机物,而超滤膜过滤粉末炭处理水时,主要截留疏水性有机物.由此,超滤膜的通量下降主要是由疏水性有机物引起的,亲水性组分对通量的影响较小.     

混凝预处理对超滤膜通量的影响

为探讨混凝预处理对改善超滤膜过滤通量的效果.试验采用了4种具有不同亲疏水性的水样,着重探讨混凝对有机物的疏水性和亲水性组分的去除效果以及所带来的通量改善.试验结果表明,超滤膜直接过滤原水时,4种水样的有机物截留率在12%～20%,但其中的疏水性组分均超过了50%,说明膜倾向于截留疏水性有机物.投加25 mg/L的混凝剂,4种水样的有机物去除率在12%～28%,投加量增加至100 mg/L,去除率也相应增加至25%～38%,但其中的疏水性组分均占50%以上.混凝预处理均可有效提高通量.对有机物各组分的分析表明,膜处理混凝预处理水时,主要截留亲水性组分,这是由于混凝可有效去除疏水性组分的缘故.由此也可得出结论.超滤膜的通量下降主要是由疏水性有机物引起的,亲水性组分对通量的影响较小.     

超滤去除水中内分泌干扰物（BPA）的效果和影响因素

采用终端超滤工艺去除饮用水中内分泌干扰物双酚A（BPA）,主要考察了BPA初始浓度、膜截留相对分子质量、pH、离子强度和有机物对BPA去除效果的影响.结果表明,超滤对饮用水中BPA具有良好的去除效果.当BPA的初始浓度在100～600μg/L范围内,截留相对分子质量2?000～10?000的超滤膜对BPA的去除率均在92.0%以上.溶液的pH值接近BPA的pK_a（9.6～11.3）时,BPA去除率明显降低.离子强度对去除率的影响较小.溶液中的腐殖酸对超滤去除BPA的影响较小.试验证实,吸附是超滤去除疏水性BPA分子的主要机理.     

粉末活性炭预吸附改善超滤膜通量试验研究

研究了粉末活性炭(PAC)预处理长江原水对改善超滤膜通量的效果.试验采用截留相对分子质量分别为30000 Da和10 000 Da的2种超滤膜,着重探讨了PAC对长江水中不同分子量有机物的吸附去除效果以及其所带来的膜通量改善.试验结果表明,超滤膜直接过滤原水时,膜通量下降严重;采用PAC预吸附后,2种膜的通量在一定程度上均得到提高.对PAC预吸附和膜后水样进行不同相对分子质量有机物的测定,结果表明:PAC吸附小于1000Da相对分子质量有机物高于其他相对分子质量区间有机物总和;膜表观截留孔径越小,PAC预吸附改善膜通量效果越显著.     

荷电超滤膜去除水中天然有机物的研究进展

较传统的超滤过程,使用荷电膜的超滤技术能实现对水中天然有机物(NOM)更高的去除率,并同时减少膜污染。文章从膜材料性质、溶液环境和NOM性质这几方面来综述荷电超滤膜去除水中天然有机物的研究进展。最后对荷电超滤膜去除NOM方面的进一步研究工作提出了建议。     

预涂膜工艺应用于超滤膜系统

为提高超滤膜系统对污水处理厂二级出水中有机物和TN的去除效果,并降低超滤膜污染速率,改善超滤膜性能,分析了沸石粉、硅藻土2种预涂膜工艺在超滤膜系统中的应用效果. 结果表明:沸石粉/超滤工艺对超滤膜系统的膜通量恢复良好,反冲洗后能恢复到原来的膜通量;而硅藻土/超滤工艺中膜通量较初期下降0.01 L/(m2·h),对照组下降0.04 L/(m2·h). 沸石粉/超滤工艺对污水处理厂二级出水中COD_Cr、UV₂₅₄和TN的去除率分别为17.5%、13.5%和11.7%,相比对照组均有较大程度提高. 通过电镜扫描分析发现,沸石粉能够在超滤膜表面有效形成一层保护膜,降低有机物在膜表面的沉积,保障膜系统的高效率及长期稳定运行. 通过比较各实际运行工况效果并进行筛选,确定沸石粉为预涂膜工艺的最佳材料.      

超滤膜净化微污染水效果及污染机理分析研究

粉末活性炭+超滤组合工艺(PAC-UF)对去除微污染水效果明显,实验结果表明此工艺对CODcr、NH3-N、UV254和浊度的去除率分别为80%~92%、40%~70%、71%~95%、95%~97%.在此基础上,进一步研究了不同材质和不同孔径超滤膜的膜污染行为,根据Hermia模型分析膜污染发现,三种材质超滤膜中,PVDF膜具有较好的抗污染性能;而不同孔径的超滤膜所对应的膜污染模型是不同的,分析膜污染模型发现,滤饼层阻力在膜过滤中占有重要地位.     

SMBR用于生活污水的处理及膜的清洗

循环活性污泥系统(CyclicActivatedSludgeSystem,CASS)工艺与膜过滤技术组合为一体式膜生物反应器(SubmergedMembraneBioreactor,SMBR),用于生活污水回用处理工艺。对该工艺在不同的运行条件进行了研究,结果表明:水力停留时间(HRT)为4h,溶解氧(DO)在4mg/L左右,温度控制在23~27℃,pH在6·5~8·0的工艺运行条件是比较经济高效的。对实际生活污水的处理达到了较好的处理效果。同时研究了膜的清洗,确定了最佳的清洗方案。     

电控膜生物反应器技术回顾与展望

电控膜生物反应器（Electrical membrane bioreactor，eMBR）在膜生物反应器中引入电极反应、电场效应，将膜分离技术、微生物降解以及电化学水处理技术有机结合，提升出水水质、减缓膜污染、强化产生物气，对构建"碳中和"型污水处理技术模式具有重要科学意义和应用价值.近年来，膜材料科学和反应器设计不断发展，推动eMBR技术进步，在强化污染物去除、电化学控制膜污染和微生物电化学响应原理方面取得重要进展；对eMBR的研究出现新态势：注重导电膜/膜电极材料研制与应用、回收污水中资源与能源、短流程-无药剂的反应器构造和工艺设计.本文总结回顾了国内外相关研究，分析了eMBR的基本特征和优势功能，重点关注膜污染电控原理以及微生物的电场响应机制，并展望了eMBR的发展趋势，以期推动电驱动膜分离技术的研究与应用.     

在超滤草浆黑液过程中膜阻力的分布

采用截留分子量30000,20000,10000和6000的超滤膜,对草浆黑液进行了超滤过程中膜阻力分布的研究.通过测定不同条件下膜样品的通量,对聚乙二醇标准物的截留率,指出在超滤黑液过程中各部分阻力的比例和超滤膜的分离特性的变化.各种膜样品的热重分析结果表明,膜污染是由微量有机物引起的污染.     

添加剂F127对CPVC超滤膜性能的影响研究

文章探讨了添加剂F127的质量百分含量(5%、7%、10%和13%)对CPVC超滤膜微观结构及其性能(包括水通量、截留率、机械性能、亲水性和耐污染性能)的影响.结果表明:随着F127含量的增加,铸膜液剪切粘度增加,截留率上升,亲水性和耐污染性能大幅度提高,纯水通量和机械性能有所下降.综合比较添加剂F127含量为10%时,CPVC超滤膜性能较好.     

城市污水二级出水超滤膜污染与膜特性的研究

以城市污水二级出水为过滤介质,考察了PVA、PVP、PMMA等与PVDF的二元及三元共混超滤膜的过滤污染行为.结果表明,共混优化了PVDF超滤膜的结构参数,添加剂PVP、PVA可有效改善膜的亲水化程度,提高膜渗透通量.超滤膜的亲水性和结构特性对膜抗污染性能影响较大;堵孔阻力是二级出水过滤膜污染不可逆的主要原因.亲水性较强的超滤膜,二级出水过滤初期易因浓差极化而导致滤饼层污染,造成一定的通量衰减,但易清洗恢复,不可逆污染指数(rir)为0,抗污染性能好.致密的超滤膜表面有利于防止二级出水中的中低分子量污染物进入膜内部,而断面通透大孔和疏松海绵层结构的超滤膜,能减少二级出水中的污染物在膜中沉积形成堵孔阻力.膜表面多孔,内部大孔发育不充分,易形成堵孔污染,通量衰减大且不易清洗恢复,膜污染不可逆.     

pH值对有机物(BSA)膜污染的影响

选用BSA(牛血清蛋白)代表有机污染物,使用QCM-D技术考察了BSA在PVDF膜面的吸附行为及吸附层结构随pH值的变化特征,并采用原子力显微镜定量测定了相应pH值条件下PVDF-BSA及BSA-BSA之间作用力,结合膜污染试验,解析pH值对有机物污染膜行为的影响机理.结果发现,在BSA的等电点,PVDF-BSA及BSA-BSA之间的静电排斥力最小,导致BSA迅速吸附累积于膜面,形成密实的BSA污染层,引起超滤膜通量大幅度衰减.当pH值偏离BSA等电点后,BSA间静电排斥力的增强有效削弱了BSA在膜面的吸附量,相应BSA污染层松散度增大,膜污染减弱.在实际的水处理中,通过适当的pH值调节,针对性将超滤膜及污染物调整至带有相同电性、并增大二者所带净电荷量,是减缓超滤膜污染的有效手段.     

采用浸没式超滤膜技术处理东江水的中试研究

以混凝沉淀为预处理,通过中试试验,对浸没式超滤膜处理东江水的最佳运行方式进行了研究.考察了气洗周期为24h时,膜通量及浓缩液水质的变化规律.结果表明,过滤48h后,膜通量变化趋于平缓,气洗逐渐失去作用;除曝气后4h,浓缩液主要水质指标含量均接近或低于膜装置进水.对3种不同运行方式进行比较,认为水洗周期48h和气洗周期24h相结合的运行方式最为适宜,连续运行30d,单位水洗周期内的平均膜通量由39.8L/(m2·h)降至30.3L/(m2·h).     

混凝＋超滤联用技术净化微污染水的试验研究

采用聚合氯化铝混凝与超滤膜联用技术净化微污染水,考察该工艺净化COD、氯离子、浊度和铁离子的效果。结果表明,该工艺运行稳定,出水水质满足生活饮用水卫生标准（ GB 5749－2001）,混凝＋超滤联用技术不仅能有效地净化有机物、浊度,对铁离子和氯离子也有较好的净化效果,且出水中悬浮物、细菌和大肠菌群数未检测出。