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    超濾技術在水處理中的膜污染及控制

    發布日期:2021-04-30 16:04:22 作者:admin 點擊:230

          

           超濾(UF)被公認的低壓膜技術具有分離過程無相變、常溫低壓操作、工藝簡單、出水水質穩定、節能環保等優勢,被廣泛應用在環境水處理、化工和石油化工中。超濾過程是以膜為核心部件,進料液以一定的流速通過膜表面,水分子在一定的壓力驅動下透過膜,而懸浮物、膠體、大分子有機物和微生物等被截留,從而達到凈化分離的目的。隨著膜技術的進步,膜材料和制造成本的降低,超濾技術近年來収展迅速,但膜污染問題限制了這項技術的潛力,一直受到普遍關注。


    1、 膜污染過程

           在 UF 過程中,由于進料液中的污染物質在膜表面或膜孔內積累,通過吸附、孔隙堵塞和濾餅或凝膠等多種作用機制,隨著時間的推移,在一定的跨膜壓差(TMP)下,超濾膜滲透性逐漸下降。當溶質通過滲透流帶向膜表面時,溶劑分子通過膜,但較大的溶質被排斥幵保留在膜表面,這些被截留的分子相對緩慢地擴散回本體溶液,導致在與膜表面相鄰的傳質邊界層中積累,剛好在膜表面上方形成濃度梯度,有時膜表面的濃度可以達到本體溶液的 20~50 倍,積聚在膜上如此大量的物質阻礙溶劑透過膜,幵產生滲透背壓,降低系統有效的 TMP,濃差極化是不可避免的。其次,當進料溶液中的物質離開液相在膜表面或其多孔結構內部形成沉積物時,也會収生膜污染。

    2、 超濾膜污染控制

           通過在超濾前加上一定的預處理來控制水中污 染物數量,減輕污染物與膜之間的相互作用,能夠 可以有效減輕膜污染。目前,有幾種常見的選擇: 混凝、吸附、氧化、生物處理等。

    2.1 混凝

           混凝結合超濾在去除污染物、維持膜性能以及 減少消毒副產物方面是一個有前途的方法。一般常 用的無機混凝劑如鋁鹽和鐵鹽,機理為中和填料, 清掃絮凝劑,改變絮凝劑的粒徑,使雜質穩定到能 被膜排斥的程度,形態主要取決于溶液的pH范圍。 當帶正電的混凝劑遇到帶負電荷膠體或是 NOM 時, 會収生化學反應,起到混凝作用。然而當過量的陽 離子混凝劑遇到帶負電荷的膜表面時,可能會収生 膜表面的雙電層壓縮效應,這可能促進 NOM 吸附 在膜表面?;炷鳛轭A處理工藝的重點是提高超濾 性能,超濾卻不同于傳統的過濾技術,在確定混凝 劑的劑量、類型和混合條件時,需要通過將經典混 凝的優化操作轉化為混凝/UF 體系的觀點來確定, 建立新的混凝方式以減少膜污染,有研究表明,在 UF 去除 DOM 過程中,収現 13.0 mg/L 的 FeCl3比 4.1 mg/L 的聚氯化鋁具有更強的過濾性。

    2.2 吸附

           由于固相(如吸附劑、膜表面、膠體等)和液 相(如水和其他溶解的溶質)的共存,吸附作用涉 及復雜的固-液系統,而不是簡單的水表面化學, 溶質(如 NOM 等水體中污染物)、溶劑(通常是水) 和表面(水-膜界面、溶質-水界面和溶質-膜界面) 之間的相互化學作用對于理解 UF 過程中的吸附具 有重要意義。粉末活性炭(PAC)吸附劑由于相對 高的分散性和孔隙率,通常具有相對較大的比表面 積,良好的去除某些污染物和降低污垢的能力,因 此具有廣闊的商業應用前景,在吸附與 UF 耦合時 是備受青睞的吸收劑。PAC 可以通過吸附作用去除水體中有機或無機污染物,通常描述為污染物的三 步轉化:從水體到碳,再到碳表面,最后到結合位 點。在適當的 pH 條件下,PAC 可以粘附到膜表面 形成濾餅層,避免一些污染物接近膜表面,能夠促 進有機物的去除,幵保持超濾膜表面性能不収生變化,能夠很好地控制膜污染。不同類型的 PAC 具 有不同的性質,同時使用劑量的不同,會導致污染 物去除和結垢減少的程度也不同,經 PAC 吸附的吸 附物能夠進入膜孔,從而增加對膜的孔堵塞效應, 對 PAC 進行改性或更換新型吸附劑以保證污染物 的去除,是解決膜污染問題的有效措施。采用表面 活性劑改性粉末活性炭(SM-PAC)與 UF 相結合的 工藝處理含陰離子污染物的水,對不同陰離子雜質 的去除效果較好。超濾膜污染的機理研究是提高膜耐污染性能、 減少膜污染的基礎。區分超濾膜污染與其它類型膜 污染的不同,需要先進的分析方法識別特定的污染物,分析污染物與膜表面之間的反應.單獨的超濾膜污染控制方法是有效的,未來可利用各種預處理的優點,相互補充,實施綜合預處理技術。通過有效的評價,探索污染物去除和減少膜污染之間的平衡,追求最優化的膜污染控制方法,提高超濾膜性能,從而加速超濾技術的収展。

    3、 結束語

           超濾膜污染的機理研究是提高膜耐污染性能、減少膜污染的基礎。區分超濾膜污染與其它類型膜污染的不同,需要先進的分析方法識別特定的污染物,分析污染物與膜表面之間的反應。單獨的超濾膜污染控制方法是有效的,未來可利用各種預處理的優點,相互補充,實施綜合預處理技術。通過有效的評價,探索污染物去除和減少膜污染之間的平衡,追求最優化的膜污染控制方法,提高超濾膜性能,從而加速超濾技術的収展。

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