基于荷電TiO2電場預涂層的超濾膜特性改善試驗研究.pdf

1、超濾膜在水處理中的應用價值得到了廣泛認可，而超濾膜在凈水過程中，自身會不可避免地受到污染，如何在保證水質的前提下降低膜污染，是膜技術領域研究的重點和難點。為改善超濾膜的過濾性能，降低膜污染速率，本文提出了荷電TiO2電場預涂層法。荷電TiO2電場預涂層是指采用荷電改性后的TiO2在電場作用下吸附于膜表面，依靠帶電載體形成的預涂層隔離導致膜污染的膠體和大分子有機物等物質，大幅降低膜污染。
　　在pH=5～6條件下，經十二烷基苯磺酸鈉

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顆粒不會進入膜孔造成堵塞。吸附實驗表明，荷電TiO2顆粒對有機物有很好的吸附效果，而對氨氮吸附效果不明顯。
　　在外加電場的作用下，采用荷電改性TiO2涂覆超濾膜表面的預涂層方式，進行了預涂層工藝改善超濾膜過濾性能的試驗。結果表明，荷電TiO2電場預涂層能阻隔污染物與

3、膜直接接觸，降低膜污染速率。在電場強度30V/cm、涂層時間10min、涂層液濃度2g/l的條件下，運行五個周期后的膜通量仍能恢復至初始通量的76.5％，較未涂層處理的膜提高18.5％。試驗還表明，荷電TiO2電場預涂層可能存在一個“最佳涂層厚度”，當涂層厚度為“最佳涂層厚度”時，超濾膜過濾性能改善最好。
　　預涂層后的超濾膜出水濁度始終小于0.6NTU，而同期對照組出水濁度一直大于0.6NTU，在20天的運行記錄中有多天出水濁度

4、≥1NTU，表明預涂層能對引起水體渾濁的物質起到良好的吸附截留作用。預涂層后的超濾膜出水氨氮平均濃度為0.86mg/L，略高于對照組的0.83mg/L，這是因為TiO2對氨氮的吸附效果不明顯，預涂層覆蓋在膜表面減少了膜對氨氮的有效吸附面積，從而影響了對氨氮的去除效果。預涂層后超濾膜對高錳酸鹽指數(shù)的平均去除率為63.6％，比對照組提高了10.7％，TiO2顆粒粒徑很小比表面積很大，能夠對水中的有機污染物起到很好的吸附作用?？傮w來說，荷電T

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