CNT-PVDF复合中空纤维膜的制备及其电辅助抗膜污染性能

电辅助膜过滤是减缓膜污染的有效方法,但是受限于缺乏稳定性好、机械强度高、制备工艺简单的导电膜。通过在PVDF膜表面真空抽滤CNT制备得到了导电的碳纳米管-聚偏氟乙烯(CNT-PVDF)复合中空纤维膜,然后利用酸化CNT表面羧基与聚乙烯醇的羟基发生交联反应来固定CNT,以提高导电功能层的稳定性。抗污染实验结果表明:单纯膜过滤在5个运行周期内的膜通量衰减72%,反冲洗再生后膜通量为初始通量的58%;而在电辅助下(2 V电压,膜作为阴极),静电排斥作用可以有效降低膜通量衰减速度,减缓膜污染程度,5个运行周期内的膜通量衰减均小于10%,反冲洗再生时能完全恢复膜初始通量。以上研究结果可为推进电辅助缓解膜污染技术的实际应用提供参考。     

气-水联合反冲洗膜污染防治技术研究

采用气水联合反冲洗技术,考察了气水比(Qg/Ql)、反冲洗周期及其对膜污染的防治效果。结果表明,气水联合反冲洗较单独气或水反冲洗效果好;在过滤周期20min,反冲洗时间1min,气水比1.5时,气水联合反冲洗能够恢复膜通量到膜清水通量的80%以上。此法可大幅度清除沉积在膜表面的泥饼层,恢复膜通量,维持膜过滤性能的稳定,是一种较为有效的膜污染防治技术。     

一体式光催化－膜分离三相流化床反应器膜污染特性

通过利用颗粒状 TiO2催化剂(平均粒径0.258/μm)对酸性红 B 模拟废水的催化降解实验,对一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应器的膜污染特性进行了研究.结果表明,TiO2是造成膜污染的主要污染物,且 TiO2浓度愈大,膜污染愈严重;本实验体系TiO2的适宜浓度为 2g/L.反应区曝气量在 3.6m3/h 时膜污染最小;膜组件底部曝气装置可大大减轻膜污染,且其曝气量以 0.6 m3/h 为宜.表面冲洗、气体反冲洗和碱洗均可有效地清除膜表面和膜孔内的污染物,使膜通量恢复至90%以上;"表面冲洗 碱洗"和"表面冲洗 碱洗 气体反冲"可进一步提高膜通量的恢复,但不十分明显.     

表面改性GOT/PVDF超滤膜的制备及对水中微污染物的去除

以氧化石墨烯-二氧化钛（GOT）纳米复合物作为亲水化改性剂,通过动态过滤法对聚偏氟乙烯（PVDF）超滤膜进行改性,得到GOT/PVDF改性膜。分别选用腐殖酸（HA）、磺胺嘧啶（SDZ）作为水中微污染物的代表物质,研究了改性膜在不同光照条件下对HA及SDZ的去除行为,同时考察了膜表面GOT的稳定性。结果表明：GOT/PVDF改性膜能提高对水中天然有机物的去除并控制膜污染;在光催化条件下,GOT/PVDF膜能够去除98.3%的SDZ,远高于黑暗条件下31.8%的去除率。     

中水回用中平板膜的污染机理分析

采用间歇式生物反应器,对模拟小区生活污水的人工配水进行了生物处理;然后,在操作压力为0.1 MPa,搅拌速度为300 r/min条件下,选用膜生物反应器中常用的聚醚砜(PES,切割分子量分别为2万、1万和5千)、聚丙烯腈(PAN,切割分子量为20万)、聚偏氟乙烯(PVDF,切割分子量为20万)超滤平板膜和聚醚砜(PES,孔径为0.1μm)、聚丙烯腈(PAN,孔径为0.1μm)、聚偏氟乙烯(PVDF,孔径为0.1μm)微滤平板膜在实验室用死端超滤器上分别对活性污泥悬浮液进行了过滤并探讨了和间歇式生物反应器组合在一起用于中水回用的效果,结果表明:每种组合处理后的出水水质为COD＜50 mg/L,NH3-N＜10 mg/L,SS为0 mg/L,浊度为0 NTU,都达到了中水回用的水质标准(CJ25.1-89),其中生物反应器分别与PES超滤膜(5千、1万、2万)和PAN(20万、0.1μm)膜组合时,对COD的去除率较高,但所有组合对NH3-N、TOC去除率及膜的渗透通量都相差不大.此外,根据恒压堵塞过滤定律对膜的污染机理进行的研究证实:对于微滤膜和PAN(20万)超滤膜而言,由滤饼过滤过渡到完全(标准)堵塞,再到滤饼过滤;但对于PVDF(20万)和PES(2万)超滤膜,则由标准堵塞过渡到完全堵塞,再到滤饼过滤;PES(5千、1万)超滤膜的污染机理相对简单,整个过程以滤饼过滤为主.     

纳米二氧化锆改性膜生物反应器处理生活污水的试验研究

对聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行共混改性,制备出纳米二氧化锆(ZrO_2)改性的中空纤维膜。通过对改性膜和未改性膜的纯水通量、机械性能、微观结构、接触角、含水率、孔隙率等参数进行表征,并使改性膜和未改性膜组件应用于膜生物反应器处理生活污水,对比了两者的出水水质,并对其膜过滤过程中的阻力进行分析。结果表明:两个膜组件应用于膜生物反应器污水处理效果良好,对COD和BOD5的去除达到90%以上,对氨氮的去除达到80%以上,对TN和TP的去除达到70%以上。与未改性膜相比,改性膜的膜通量更大,阻力更小,表明纳米ZrO_2可明显改善PVDF中空纤维膜的亲水性,提高其抗污染能力。     

纳米氧化锌改性聚偏氟乙烯超滤膜的性能

采用共混法制备了纳米ZnO改性聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,考察纳米ZnO添加量对聚偏氟乙烯膜性能的影响。膜性能测定数据表明,适量纳米ZnO(1.5%~2.0%)的添加使膜孔径增大了53.91%,膜纯水通量提高了77.01%。同时,膜接触角随着纳米ZnO添加而降低,从89.3°逐渐减小到77.9°;衰减系数减小了48.84%,膜阻降低了76.62%,PVDF-ZnO超滤膜对牛血清白蛋白(BSA)的截留率稳定在90%以上。以大肠杆菌为代表的PVDF-ZnO膜抑菌性能测试结果表明,随着纳米ZnO添加量的增加,PVDF-ZnO膜抑菌率相应增加,尤其在纳米ZnO质量分数为3.0%时抑菌率高达62.9%,显著提高PVDF膜的抗菌效果。     

强化混凝-平板折转错流超滤工艺处理脱墨废水

采用强化混凝-平板折转错流膜分离技术对脱墨废水的二级生化出水进行了深度处理中试研究,从运行方式、超滤膜种类、清洗方式、长期运行稳定性等方面评估了工艺适用性。结果表明,间歇运行方式可有效降低滤饼层阻力(R_c)和浓差极化阻力(R_g),缓解膜污染,提高水通量和出水水质。亲水性强、截留分子质量(30 kDa)较大的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜可以延缓膜污染,提高产水率和出水水质;比截留分子质量(8 kDa)较小的PES膜更适宜脱墨废水二级生化出水的处理。正反同步冲洗可有效清洗膜表面及膜孔内部,显著降低滤饼层阻力(R_c)、孔堵阻力(R_f)、浓差极化阻力(R_g),且可避免反冲洗损伤膜表面功能层。在跨膜压差为0.025 MPa、聚合氯化铝投加量为2 g·L⁻¹条件下,采用停歇2 min、运行8 min操作方式,PVDF超滤膜可在膜通量为80 L·(m²·h)⁻¹以上连续运行50 h,COD、浊度、色度的平均去除率分别可达79.1%、99.9%和99.4%,满足我国《工业用水水质标准》(GB/T 19923-2005)中循环冷却水系统补水要求,且清洗后水通量可恢复95%以上,表明该技术具有深度处理脱墨废水的应用潜力。     

膜生物反应器中新型无纺布膜过滤特性及膜污染特征

通过无纺布和聚偏氟乙烯平板膜组件在相同操作条件下的对比实验,研究无纺布膜的过滤特性。结果表明,2种膜的膜生物反应器COD、氨氮平均去除率均＞90%。过膜压力变化表明在长期运行条件下,无纺布可适于作为膜生物反应器的过滤介质,其过滤机理为膜表面滤饼层形成动态膜,从而增强了膜截留能力。膜污染研究表明,无纺布膜阻力主要来自滤饼层（占总阻力的83.6%）,经清洗后膜通量可恢复至94%。扫描电镜显示膜表面滤饼层较厚,结合膜阻力分析结果认为,该滤饼层对膜污染和可逆性影响较大。对膜表面和膜孔中胞外聚合物（EPS）的红外分析证实,其中含有蛋白质和多糖物质,而且组分分析表明蛋白质是膜污染物EPS中的主要组分,在膜孔中的含量比滤饼层中还高。     

TiO2光催化复合分离膜对水中天然有机物的去除

在水源污染越来越严重、水质标准日益严格的背景下,超滤(UF)已逐渐成为替代饮用水常规处理技术的最佳选择之一。本研究中采用相转化法,将聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙二醇(PEG)和二氧化钛(TiO₂)共混制得光催化复合分离膜并对其进行扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线能谱仪(EDS)等相应的表征。比较了有无光照条件下,PVDF-PEG和PVDF-PEG-TiO₂膜对腐殖酸(HA)的截留和超滤过程中的膜污染情况。研究结果表明,TiO₂光催化复合分离膜能提高对水中天然有机物的去除并同时降低膜污染。紫外光照强度越强,PVDF-PEG-TiO₂膜的抗污染性能越好。另外,光催化能更有效地减少超滤初始浓度较低的腐殖酸溶液过程中的膜通量衰减。     

浸没式超滤膜替代砂滤处理东江水的中试研究

针对传统饮用水处理工艺的升级改造问题,通过中试实验,系统考察浸没式超滤膜替代砂滤处理东江水的出水水质并研究高通量条件下的膜运行条件。结果表明,浸没式超滤膜出水浊度不受原水水质条件影响,均保持在0.1 NTU以下,与砂滤出水相比具有优势,但有机物去除率与砂滤相差不大。膜系统在高通量条件下运行时,过滤周期应作适当的缩短,采用合理的物理清洗来缓解膜污染,并辅助以有效的在线化学清洗可保证膜过滤的长期稳定运行。     

外置管式MBR处理垃圾焚烧渗沥液中的膜污染

采用外置管式膜生物反应器进一步处理垃圾焚烧渗沥液生化出水,研究水洗和化学洗后污染膜的清洗效果。采用扫描电镜、傅里叶红外光谱对膜表面污染物进行分析;采用变性梯度凝胶电泳技术分析了膜表面泥饼层中细菌群落结构。实验结果表明,采用低压力(0.03 MPa)、高流速(2.84 m/s)的清水洗能使膜通量恢复到45%;化学清洗采用pH=2的盐酸酸洗较好。两者清洗方法结合能使膜通量恢复至初始通量的88%。膜表面污染物主要由无机垢体和蛋白质多糖类物质构成,膜表面泥饼层中的细菌主要含有芽孢杆菌、腐螺旋菌、红杆菌等。     

硅藻土预涂动态膜对海水中有机物的截留及膜污染特性

膜有机污染问题严重制约超滤在海水淡化预处理领域的推广应用。通过硅藻土预涂覆强化超滤膜对海水中有机物的截留,利用三维荧光光谱考察了硅藻土预涂动态膜对海水中典型有机污染物的净化作用,并对比分析了直接超滤和硅藻土预涂动态膜过滤海水过程中膜通量变化及污染特性。结果表明：硅藻土预涂动态膜对海水中DOC和UV254的去除率分别为65.25%和92.68%,较直接超滤分别提高了26.26%和31.10%。通过硅藻土预涂覆能够强化超滤膜对海水中蛋白质类有机物的截留,硅藻土预涂覆后超滤膜纯水通量略有降低。硅藻土在超滤膜表面形成的滤饼层结构避免了膜与有机污染物直接接触,在海水过滤过程中预涂动态膜的膜通量均高于直接超滤。硅藻土预涂动态膜更易清洗,膜通量更易恢复,能够有效减缓超滤膜的不可逆污染。     

Cloth media filtration and membrane microfiltration: serial operation.

A combined system comprised of a cloth media filter and a membrane microfilter operated in series was used to treat secondary effluent. The study objective was to investigate the effect of premembrane filtration on the maximum sustainable membrane flux, transmembrane pressure, and effluent quality. The maximum sustainable time-averaged flux under predefined operating conditions (i.e., 15-minute process cycle, 24-hour chemical cleaning cycle, and 30-day intensive cleaning cycle) was 127 L/m(2)x h. Typical flux rates for secondary effluent ranged from 40 to 55 L/m(2) x h. Effluent water quality from the combined system was high and independent of membrane flux and influent quality. Average membrane effluent water quality values were 0.04 NTU for turbidity and 1.4 mg/L for 5-day biochemical oxygen demand. Neither total nor fecal coliforms were detected. Based on the results presented herein, prefiltration would provide an annualized cost savings of approximately 12% over microfiltration alone for a 3.8 x 10(3) m(3)/d treatment facility.     

某自来水厂超滤膜污染物成分及化学清洗效果案例分析

以江苏某自来水厂混凝-超滤工艺中PVC中空纤维超滤膜为对象,采用2种化学清洗剂HCl溶液、NaOH溶液对污染膜进行了化学清洗,分析洗脱液成分以确定膜污染的构成,并考察不同清洗剂在实际工程中的应用效果。通过ICP-OES、EEM、TOC分析仪对污染膜洗脱液进行了成分分析,同时采用SEM和ATR-FTIR对清洗前后的膜表面形貌及表面官能团进行表征。结果表明,膜污染物不仅包含蛋白类、多糖类和腐殖酸的有机污染物,还包含以Ca、Mg、Si、Fe元素为主的无机污染物。NaOH溶液除了能够洗脱更多的有机物,还可以有效地去除硅。而HCl溶液则对大分子有机物、疏水性有机物以及Ca、Mg、Fe有较好的清洗效果。HCl溶液的pH越低,或者NaOH溶液的pH越高,清洗效果越好。在工程实际清洗过程中,采用先酸后碱的组合方式,能够获得较高的膜通量。     

重力流超滤长期净水效果评价及其清洗方法

为明确重力流超滤工艺(gravity-driven membrane,GDM)在无清洗、无维护条件下长期运行的通量变化特征及其对雨水的净水效果,对GDM装置进行了为期240 d的运行。结果表明：长期运行的GDM装置可分为3个时期,分别为启动期(0~8 d)、稳定期(9~150 d)和下降期(151~240 d)。GDM装置运行9 d后通量即可保持稳定,在无清洗条件下,最大稳定运行时间可达150 d,其平均通量为(8.85±0.74) L·(m²·h)⁻¹。此外,不同的进水水质因子,包括溶解氧(dissolved oxygen,DO)、pH、总有机碳(total organic carbon,TOC)和菌落总数,是影响稳定通量值的关键因素,其影响效应在稳定期和下降期均表现出不同规律。在稳定期内,GDM运行的出水水质较好,雨水中的典型污染物(浊度、色度、TOC和菌落总数)经净化后均达到我国《生活饮用水卫生标准》。而在下降期(151~240 d),膜通量降低至5.37 L·(m²·h)⁻¹,且GDM出水中菌落总数存在超标现象,因此,建议在运行150 d后对GDM进行清洗维护,以恢复膜通量和稳定净水效果。此外,通过表面清洗和手动反冲洗即可恢复GDM装置80%的膜通量。综上所述,GDM可稳定净化雨水,长期运行后简单清洗即可恢复大部分膜通量,适用于在我国农村地区推广应用。     

耦合技术对炼化企业蒸汽吹扫废气的处理

为了解决炼化企业停车检修蒸汽吹扫废气难处理这一行业难题,采用喷淋水洗、膜分离、低温催化氧化组成的移动式废气处理技术,对某炼厂裂解重馏分罐蒸汽蒸煮和吹扫过程所产生废气进行处理。结果表明：进气非甲烷总烃浓度可达24 000 mg·m⁻³,温度为 80~95 ℃;尾气中非甲烷总烃指标全部低于12 mg·m⁻³,去除率达99%以上,烃类物质的回收率可达75%;喷淋单元的功能是降低废气温度,去除酸性气体并回收重质烃类;膜分离单元有效提升装置运行稳定性,提高有机物回收效率;低温催化技术可对不可凝烃类进行深度处理。该处理技术能够为困扰炼厂的停检修蒸汽吹扫废气的治理提供参考。     

超滤法预处理L-乳酸发酵液

以白酒酒糟乳酸发酵液为研究对象,采用截留分子量为100 kDa的中空纤维超滤膜（聚偏氟乙烯PVDF膜）去除其中的蛋白质等杂质,为后续电渗析分离提纯L-乳酸提供合格的料液。研究表明,操作压力、温度、pH值和进料速度对蛋白质截留率、乳酸回收率和发酵液的膜通量均有影响;乳酸回收率与蛋白质截留率基本呈负相关关系,是因为被截留的蛋白质等在膜面形成滤饼层,有吸附并截留乳酸的作用。通过单因素实验,确定了在操作压力为20 kPa,温度为27℃,pH为3.9,进料速度为280 mL/min的情况下处理效果最好,蛋白质截留率可达到98.01%,乳酸回收率可达到97.78%,发酵液的膜通量为7.26 L/（m2·h）。     

FO深度处理垃圾焚烧厂渗滤液的运行效能及膜污染特性

针对垃圾焚烧厂渗滤液负压原位碱度脱氨出水中COD和氨氮浓度无法满足现行排放标准的问题,采用正渗透 (FO) 对出水进行进一步处理;探究膜朝向、汲取液浓度和错流速率对正渗透运行性能的影响,确定最佳运行参数;通过FO连续运行实验,确定正渗透连续运行下的膜清洗方案;采用三维荧光 (EEM) 结合平行因子分析方法 (PARAFAC) 对膜污染物质和特性进行分析。结果表明：活性层朝向汲取液 (AL-DS) 与活性层朝向原料液 (AL-FS) 模式相比,可以取得更高的初始通量,但膜通量下降速率更快,且具有更强的膜污染,物理清洗恢复率更低;而AL-FS的膜通量更稳定,且具有较低的膜污染趋势;汲取液浓度为2 mol·L⁻¹时,初始通量为14.81 L·(m²·h)⁻¹,运行10.5 h后,脱氨出水的浓缩倍数为10倍,出水水质可以达到排放标准;物理清洗后,通量恢复率为90%,膜污染程度较轻;提高错流速率至8 cm·s⁻¹可以减缓膜污染,而进一步提高错流速率对膜通量并没有明显的促进作用;连续运行实验结果证明将物理清洗与化学清洗相结合以实现高效的正渗透操作是可行的;膜污染主要成分为色氨酸类物质、腐殖质类物质和富里酸类物质,膜污染贡献大小为色氨酸类物质>富里酸类物质>腐殖质类物质。由此可知,采用FO深度处理垃圾焚烧厂渗滤液负压原位碱度脱氨出水,可以使出水达到排放标准,并且在FO运行过程中,通过选取合适的运行措施可以适当减缓膜污染,确保FO稳定运行。该研究结果可为FO处理垃圾焚烧厂渗滤液工业化规模提供理论基础和应用参考。