基于荷電TiO2電場預(yù)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(yīng)用價值得到了廣泛認(rèn)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(zhì)的前提下降低膜污染，是膜技術(shù)領(lǐng)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(yù)涂層法。荷電TiO2電場預(yù)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(yù)涂層隔離導(dǎo)致膜污染的膠體和大分子有機物等物質(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(yù)涂層方式，進行了預(yù)涂層工藝改善超濾膜過濾性能的試驗。結(jié)果表明，荷電TiO2電場預(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(fù)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(yù)涂層可能存在一個“最佳涂層厚度”，當(dāng)涂層厚度為“最佳涂層厚度”時，超濾膜過濾性能改善最好。
　　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(yù)涂層能對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，略高于對照組的0.83mg/L，這是因為TiO2對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氨氮的有效吸附面積，從而影響了對氨氮的去除效果。預(yù)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?qū)λ械挠袡C污染物起到很好的吸附作用。總體來說，荷電T

5、iO2預(yù)涂層能夠提高超濾膜的出水水質(zhì)。
　　在試驗時段內(nèi)，預(yù)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(yù)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(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