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。     

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。     

叠式空气隙膜蒸馏组件膜污染实验研究

采用一种具有旋流结构的多层层叠式空气隙膜蒸馏膜组件,以20 g/L氯化钠盐水为热工质,考察在70℃条件下膜污染情况,实验结果表明,一个周期的连续运行和间歇性操作膜表面在高温下较快进入膜污染,8个周期后膜通量下降为初始通量的42%。膜表面有大量黄色附着物,电镜SEM分析显示,膜表面被不均匀堆积的颗粒状污染物及长方体结晶物覆盖,能谱EDS分析,污染物有极少量NaCl结晶的Na、Cl元素,还有O、C、Mg、Cu和Fe等元素。污染膜经5%盐酸溶液清洗后无机垢沉淀被去除,表观效果较好。     

膜生物反应器中膜的清洗方法和机理研究

研究了膜生物反应器处理盥洗废水时 ,水力清洗、酸洗、碱洗等不同组合形式对膜的清洗效果。结果表明 ,水力清洗可以较彻底地去除运行初期的膜表面沉积物 ,使膜通量有较大程度的恢复。对运行时间较长的膜来说 ,有机物和微生物是造成膜污染的主要原因。清水冲洗后用 0 0 5 %NaClO浸泡 1h ,再用 0 5 %的H2 SO4浸泡 1h是盥洗废水处理用膜有效的清洗方法 ,清水膜通量可恢复至 1 0 0 %。     

荷负电超滤膜同时去除水中天然有机物和铅离子

通过特定的化学反应对截留分子量为30 kD的再生纤维素(RC)超滤膜进行改性,得到荷负电超滤膜,并研究了其表面荷电性能。选用腐殖酸作为天然有机物的代表物质,研究荷负电改性膜同时去除溶液中腐殖酸和铅离子,主要考察了pH值和腐殖酸铅离子络合作用对两者截留率的影响,并对比了荷负电膜和未改性膜去除天然有机物和铅离子的研究结果。得到如下结论:(1)在酸性及中性溶液环境下,随着pH值的升高,荷负电超滤膜对腐殖酸和铅离子的截留率都提高。(2)铅离子与腐殖酸共存时,腐殖酸铅离子络合体的荷负电性相比于原腐殖酸分子降低,荷负电超滤膜对混合溶液中腐殖酸的截留率有一定程度降低,络合在腐殖酸表面的铅离子随着腐殖酸的截留而被截留,铅离子截留率得到一定程度提升。(3)由于腐殖酸与铅离子络合体带负电,其与荷负电膜之间存在静电作用,所以荷负电改性膜对腐殖酸和铅离子的截留率比未改性中性膜高。     

天然有机物对PVDF超滤膜的污染行为及AFM表征

为了进一步研究各类型污染物对自制PVDF超滤膜的污染机制,分别采用DAX-8,XAD-4型吸附树脂将西安市灞河水分为亲水性、强疏水性及弱疏水性组分,考察了天然有机物(NOM)对膜通量衰减的影响、污染层的表面粗糙度和结构、各类型污染物与膜之间黏附力。实验结果表明:(1)3种组分对PVDF膜的污染程度为亲水性组分强疏水性组分弱疏水性组分;(2)污染后膜表面粗糙度大于新膜表面粗糙度,膜表面污染层粗糙度越大,膜通量越容易恢复;(3)过滤初期,膜与污染物之间的力占主导作用,且亲水性污染物-PVDF膜之间的力强疏水性污染物-膜弱疏水性污染物-膜;(4)过滤后期,污染物与污染物之间的力占主导作用,且亲水性污染物之间力强疏水性污染物弱疏水性污染物。     

微滤膜垢分形生长的过程模拟

基于微滤膜系统污垢形成机制和分形理论,建立微滤过程膜表面混合垢生长DLA模型,并通过实验验证了模型模拟的可行性和准确性。选取不同运行周期条件下微滤膜系统中的受污染膜丝,进行膜垢污染生长的实时测试,并与不同运行条件下模型的动态模拟结果进行实际比较分析,结果表明两者分形维数相近,且分形维数与膜污染程度呈正相关,说明该模型能够动态表征膜污染水平,可揭示出微滤过程中膜垢生长的动态变化规律,预测出膜材料的受污染水平。     

微波辅助-活性炭法处理电厂EDTA锅炉清洗废水可行性研究

采用微波辅助-活性炭法处理电厂EDTA锅炉清洗废水,研究了微波辐射时间、微波功率以及再生次数对活性炭吸附能力的影响,并根据实验结果设计了工艺流程,分析了微波辅助-活性炭法处理电厂EDTA锅炉清洗废水的可行性.研究表明,微波辅助-活性炭法处理EDTA清洗废水的最佳微波辐射时间和微波功率分别为5 min和680 W,微波辐...     

陶瓷膜生物反应器处理生活污水膜污染后再生方法的研究

从可逆及不可逆污染的角度,研究了陶瓷膜生物反应器处理生活污水后膜的清洗再生方法,考察了水冲洗时间、化学清洗条件以及单步和多步骤化学清洗对清洗效果的影响。结果表明,先在低压、高流速、20±3℃下水冲20 min;然后在50士3℃下,用NaOH（1%）和NaClO（0.5%）混合溶液清洗50 min;再在30±3℃下,用HNO3溶液（0.5%）清洗5 min;最后水冲装置至中性,膜的清水通量可恢复到80%以上。     

电场强化微滤工艺去除水中微量有机物的效果

微滤工艺虽然可以有效去除浊度、悬浮颗粒物等污染物,但对于微量有机物的去除则非常有限。外加电场与膜分离相结合,可以提高对微量有机物的去除效果。为此,研究了单独微滤、单独电场以及电场结合微滤3种工艺对水中5种典型低浓度微量有机物(舒必利、咖啡因、美托洛尔、利古隆、卡马西平)的去除效果;并考察了不同膜材料、进水中离子种类、进水离子浓度以及pH条件对微量有机物去除效果的影响。结果表明,微滤主要通过吸附作用去除水中微量有机物,吸附机理主要包括疏水性相互作用和静电引力作用,分别对应去除疏水性微量有机物(利古隆和卡马西平)和带正电荷微量有机物(舒必利和美托洛尔),而且微量有机物还可能通过与微滤膜表面形成的氢键,被吸附在膜表面。在单独电场中,电场力可以促进微量有机物在电极上的吸附,同时阳极上生成的总氯氧化剂也能强化微量有机物的去除,在3 V电压下微量有机物的去除率可以达到44.2%~82.8%。电场结合微滤可以明显提高微量有机物的去除效果。在外加电压为3 V时,在进水依次通过阴极、阳极以及膜片的模式下,可以实现对微量有机物90%以上的去除率,但阳极生成的总氯对膜表面造成的侵蚀可能会减少膜的使用寿命。     

微波辅助双氧水氧化降解水中磺胺二甲嘧啶

采用微波辐照技术辅助双氧水氧化降解水中磺胺二甲嘧啶（SM2）,研究了微波辅助双氧水氧化降解水中SM2的影响因素。结果表明,单纯使用微波辐照并不能显著降解SM2,而微波辐照可显著促进双氧水对SM2的氧化作用,提高SM2的降解率。在初始浓度为50 mg/L,微波功率为900 W,加入0.25 mL质量分数为30%的双氧水,pH值为4的条件下辐照6 min,SM2的降解率可达96.5%,COD去除率为72%。     

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。     

TiO_2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下,TiO_2光催化(PCO)对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制,并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明,TiO_2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除,同时降低膜通量的下降,起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明,TiO_2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO_2吸附的小分子量物质,吸附腐殖酸降解产物后的TiO_2聚合颗粒粒径增大,易于在膜表面形成更为松散的沉积层,并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

Fouling mitigation and cleanability of TiO<Subscript>2</Subscript> photocatalyst-modified PVDF membranes during ultrafiltration of model oily wastewater with different salt contents

In the present study, TiO₂-coated ultrafiltration membranes were prepared and used for oily water filtration (droplet size <?2 μm). The aim of this work was to investigate the effect of different salt contents on fouling and filtration properties of neat and TiO₂-coated membranes during oil-in-water emulsion filtration. The effect of the TiO₂ coating on the flux, surface free energy, and retention values was measured and compared with the neat membrane values. The cleanability of the fouled TiO₂-coated membranes by UV irradiation was also investigated by measuring flux recovery and contact angles, and the chemical changes during cleaning were characterized by ATR-IR. It was found that increasing the salt content of the model wastewaters, oil-in-water emulsions, increased the zeta potential and the size of the droplets. The presence of the TiO₂ coating decreases the membrane fouling during oily emulsion filtration compared to the neat membrane, due to the hydrophilicity of the coating regardless of the salt content of the emulsions. The neat and coated membrane oil retention was similar, 96?±?2%. The coated membrane can be effectively cleaned with UV irradiation without additional chemicals and a significant flux recovery can be achieved. Monitoring of the cleaning process by following the membrane surface wettability and ATR-IR measurements showed that the recovery of flux does not mean the total elimination of the oil layer from the membrane surface.     

掺Al-TiO2改性膨润土去除微污染水中COD和NH4-N

采用掺Al-TiO2作为改性剂制备改性膨润土,考察了微波辐射功率、辐射时间、TiO2改性剂用量、铝盐掺杂量、pH值对微污染水中COD和NH4-N去除效果的影响。实验表明,微波辐射功率为460 W,辐射时间为8 min,TiO2改性剂用量为1.3 mmol/g,铝盐掺杂量为0.2 mmol/g为最佳制备条件。pH值为6.0,改性膨润土投加量为40 mg/L,沉淀时间为30min时,对微污染水中初始浓度15 mg/L的COD和5 mg/L的NH4-N去除率分别达到92%和59%以上。     

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。     

微波辅助光催化降解高浓度活性黑

利用改装的家用微波炉、微波无极灯和TiO2催化剂研究了水中高浓度活性黑的光催化降解.系统考察了TiO2投加量、pH、微波无极灯数量对微波辅助光催化处理效果的影响,得出微波辅助光催化的最佳操作条件,并在最佳条件下对活性黑的脱色及矿化效果进行研究.结果表明,TiO2投加量存在最佳值2 g/L,降低pH和增加微波无极灯数量均可提高活性黑的降解率.在TiO2的投加量为2 g/L,pH =3,微波无极灯数量为3的最佳光催化条件下,400 mg/L的活性黑溶液反应180 min时可实现完全脱色,反应300 min时,TOC去除率高达89.1％.     

Effect of inorganic and organic solutes on zero-valent aluminum-activated hydrogen peroxide and persulfate oxidation of bisphenol A

The effect of varying inorganic (chloride, nitrate, sulfate, and phosphate) and organic (represented by humic acid) solutes on the removal of aqueous micropollutant bisphenol A (BPA; 8.8 μM; 2 mg/L) with the oxidizing agents hydrogen peroxide (HP; 0.25 mM) and persulfate (PS; 0.25 mM) activated using zero-valent aluminum (ZVA) nanoparticles (1 g/L) was investigated at a pH of 3. In the absence of the solutes, the PS/ZVA treatment system was superior to the HP/ZVA system in terms of BPA removal rates and kinetics. Further, the HP/ZVA process was not affected by nitrate (50 mg/L) addition, whereas chloride (250 mg/L) exhibited no effect on the PS/ZVA process. The negative effect of inorganic anions on BPA removal generally speaking increased with increasing charge in the following order: NO₃^? (no inhibition)?<?Cl^? (250 mg/L)?=?SO₄^2??<?PO₄^3? for HP/ZVA and Cl^? (250 mg/L; no inhibition)?<?NO₃^??<?SO₄^2??<?PO₄^3? for PS/ZVA. Upon addition of 20 mg/L humic acid representing natural organic matter, BPA removals decreased from 72 and 100% in the absence of solutes to 24 and 57% for HP/ZVA and PS/ZVA treatments, respectively. The solute mixture containing all inorganic and organic solutes together partly suppressed the inhibitory effects of phosphate and humic acid on BPA removals decreasing to 46 and 43% after HP/ZVA and PS/ZVA treatments, respectively. Dissolved organic carbon removals were obtained in the range of 30 and 47% (the HP/ZVA process), as well as 47 and 57% (the PS/ZVA process) for the experiments in the presence of 20 mg/L humic acid and solute mixture, respectively. The relative Vibrio fischeri photoluminescence inhibition decreased particularly for the PS/ZVA treatment system, which exhibited a higher treatment performance than the HP/ZVA treatment system.