微纳米气泡对超滤膜过滤腐植酸污染影响研究

为有效解决超滤过程中因有机物堵塞膜孔导致的膜污染和渗透通量下降问题，提出在对腐植酸（HA）溶液超滤传输及反洗过程中引入微纳米气泡水处理工艺，以强化超滤过程，实验研究了微纳米气泡对超滤膜渗透通量和截留效率的影响以及膜污染去除效果。结果表明在纯水和HA溶液中鼓入微纳米气泡后其归一化通量增大到1.1~1.3，截留效率提高了2.5%~22.0%，微纳米气泡水清洗和反洗后膜通量恢复分别高于纯水21%和25%。     

纳米SiO2/SDBS复合强化超滤处理含镉废水的影响因素

以纳米SiO2同阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）复合的胶束强化超滤处理含镉废水。考察了粉体加入、pH值、粉体浓度对超滤的影响。结果表明,纳米SiO2加入后,膜通量提高了25%,Cd2+截留率有所提高,渗透液中SDBS的浓度在一定条件下有所降低。膜通量、SDBS及Cd2+的截留率随pH值的变化而变化,三者随纳米SiO2加入量的增大而降低。另外,膜阻力主要为膜面吸附和膜孔堵塞阻力。     

投加粉末活性炭对超滤膜去除海水中有机物的影响

超滤膜的有机污染问题是膜法海水预处理技术在海水淡化工程应用面临的重要挑战,粉末活性炭吸附是目前常用的膜前预处理手段之一。本文对比分析了直接超滤和投加粉末活性炭后对海水中有机物的截留能力,利用三维荧光光谱分析了投加粉末活性炭对超滤膜截留有机物的影响机制,并考察了海水超滤过程中通量变化及膜污染情况。研究结果表明,投加粉末活性炭能够强化超滤膜对海水浊度和有机物的去除,当粉末活性炭投量为200mg/L时,整个系统对海水中DOC去除率从直接超滤时的55.1%提高到77.6%。利用粉末活性炭的吸附作用及其在超滤膜表面形成的疏松滤饼层能够显著提高超滤系统对海水中腐植酸类有机物的去除能力。与直接超滤相比,粉末活性炭-超滤系统对改善膜通量的作用有限,但粉末活性炭形成的滤饼层能够避免超滤膜与有机物直接接触,可显著减缓超滤膜的不可逆污染。     

PAC-UF处理含蛋白质类溶液过程中的膜污染研究

使用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)组合工艺处理牛血清白蛋白(BSA)溶液,研究了不同PAC投量下组合工艺的膜污染情况。结果表明,PAC本身对膜污染无明显贡献,PAC吸附BSA后使得膜通量急剧下降;PAC对改善BSA溶液通过超滤的膜通量和膜污染阻力均有一个最佳投加值;PAC在膜表面形成的滤饼层对膜通量改善作用明显;PAC滤饼层主要形成可逆污染,而水中BSA则是不可逆膜污染。     

正渗透处理二级出水过程中微生物对膜污染的影响研究

为了确定微生物对正渗透膜污染的影响,分别以UV消毒前后的二级出水为原料液考察了正渗透分离过程中微生物的存在对膜通量及污染物截留性能的影响。结果表明,二级出水经消毒处理后,膜通量的下降幅度明显减少;对原料液进行消毒处理不会显著影响磷酸盐、硝酸盐及TOC的截留率,但可使氨氮的总截留率降低10.9%;原料液经消毒处理后,所有污染物在膜表面的累积率均明显下降。污染后的膜经高压水枪冲洗后,两系统的膜通量均可以恢复到初始膜通量的84%。说明微生物的存在会加重膜污染的程度,同时微生物所造成的膜污染主要是疏松的滤饼层污染。     

地下水除铁除锰-超滤组合工艺的膜污染特性

针对含铁锰地下水采用直接超滤工艺、曝气-超滤工艺和曝气-砂滤-超滤工艺对比研究了除铁除锰效果和膜污染特性。研究结果表明,超滤膜可以有效截留三价铁,但对二价锰的截留效果不佳;曝气-砂滤-超滤组合工艺可以显著提高除铁除锰效果和工艺稳定性,超滤出水铁和锰含量达0.10 mg/L和0.02 mg/L。此外,SEM分析结果发现,预处理工艺对滤饼层形态有显著影响,直接超滤工艺和曝气-超滤工艺的滤饼层较松散,曝气-砂滤-超滤工艺形成的致密滤饼层是造成其运行后期跨膜压差快速增长的重要因素;EDS及XPS分析表明膜表面的滤饼层主要由三价铁颗粒组成,是造成膜污染和跨膜压差的主要成分。     

利用死端式膜截留藻菌共生系统中微藻的研究

采用死端式膜法对藻菌共生系统中的微藻进行截留,通过调节反应器内藻类的停留时间和繁殖时间的关系,从4种膜组件中优选出膜组件及其工况,并考察了利用死端式膜法对藻菌共生系统中微藻的截留效果,并进行了浓差极化及反冲洗实验。结果表明,4种膜组件对微藻的截留率均可达到100%,且截留后藻类的生长活性保持率在85.7%以上。0.4μm聚乙烯中空纤维膜以膜通量大、能耗低和膜污染速率慢等性能被确定为死端式膜法微藻截留的最优膜组件,其优化工况点:曝气量30 m~3/(m~3·h),蠕动泵的输出功率8 W/m~3。死端过滤时,膜通量下降主要是膜表面滤饼层作用的结果,而影响出水流量下降的主要因素是曝气量的大小,通过反冲洗和40 k Hz超声波震动能够有效控制膜污染,其中超声开停时间分别为5、10 min、功率为7.5 W/L时膜污染的控制效果为佳。     

纳米ZrO2修饰Al2O3微滤膜处理废冷却液的实验研究

膜分离技术处理含油废水表现出明显的技术优势,其应用还应解决膜表面易被污染,分离效果逐渐下降的问题,主要原因是由于油滴的易变形性引起的膜堵塞。为解决膜渗透通量与膜选择性的矛盾,本文在市售Al2O3微滤膜孔道表面制备纳米ZrO2涂层,利用纳米涂层改变微滤膜的表面亲水憎油性,阻止油滴的变形。研究了陶瓷膜修饰条件和膜过滤操作参数对膜渗透通量的影响,结果表明:纳米涂层能有效提高微滤膜的渗透通量。膜面流速的增加在一定程度上能提高膜渗透通量,但超过一定程度后,增加不明显。当膜面流速为7m/s,修饰陶瓷膜的最大渗透通量为280 L.m-2.h-1,油截留率为96.4%。纳米涂层修饰微滤膜具有良好的抗油滴污染性能,能有效实现稳定含油废水的油水分离。     

曝气量对微絮凝-曝气-超滤组合工艺中膜污染控制的研究

采用微絮凝-曝气-超滤组合工艺处理地表天然水体,硫酸铝作为混凝剂,研究曝气量对该工艺膜污染的影响。实验发现,当曝气量为20mL/min时,生成的滤饼层达到2.9μm,随着气体的引入,冲刷及扰动作用可以有效抑制滤饼层的形成,装置在60 mL/min的曝气量作用下,超滤膜的跨膜压差增长速率最低,超滤膜的过滤性能最好。当曝气量超过60 mL/min时,膜污染加剧,微絮凝生成的絮体被气泡打碎,絮体分形维数增大,生成的滤饼层更加密实,絮体破碎释放的有机物加重膜孔堵塞。因此,选择合适的曝气量对缓解膜污染至关重要。     

曝气量对微絮凝-曝气-超滤组合工艺中膜污染控制的研究

采用微絮凝-曝气-超滤组合工艺处理地表天然水体,硫酸铝作为混凝剂,研究曝气量对该工艺膜污染的影响。实验发现,当曝气量为20mL/min时,生成的滤饼层达到2.9μm,随着气体的引入,冲刷及扰动作用可以有效抑制滤饼层的形成,装置在60 mL/min的曝气量作用下,超滤膜的跨膜压差增长速率最低,超滤膜的过滤性能最好。当曝气量超过60 mL/min时,膜污染加剧,微絮凝生成的絮体被气泡打碎,絮体分形维数增大,生成的滤饼层更加密实,絮体破碎释放的有机物加重膜孔堵塞。因此,选择合适的曝气量对缓解膜污染至关重要。     

浸没式超滤海水预处理工艺

目前渤海湾反渗透海水淡化工程多采用新型的超滤膜法预处理工艺,为提高预处理效果,主要进行超滤膜材料和性能改进以及膜组件运行参数的优化,而对超滤膜前预处理的研究相对较少。本实验研究了超滤与混凝/超滤作为反渗透海水淡化预处理工艺的处理效果。考察了两种预处理工艺条件下浸没式超滤膜比通量(SF)、进水水质、产水水质,膜孔孔径变化、反洗效果及膜表面污染情况。结果表明,超滤与混凝/超滤两种预处理工艺都能达到产水SDI₁₅<2.0;混凝处理可以大幅度降低海水中颗粒数目,降低颗粒物在膜表面沉积和吸附的概率,减轻超滤膜的污染。当采用混凝/超滤工艺时超滤膜表面滤饼层疏松多孔,膜孔孔径变化较小,超滤膜比通量的衰减速度减缓,反洗时超滤膜比通量恢复率较高。     

单宁改性皮胶原纤维膜用于油水分离的研究

用杨梅单宁改性皮胶原纤维膜,制备出了新型膜分离材料,并研究了这种膜材料用于油水分离的效果.扫描电镜分析表明,这种膜材料呈纤维网状结构,其通道呈"之"字型,并存在大量微细短纤维束,这使乳液易于破乳而聚集.以邻苯二甲酸二丁酯为油组份,系统研究了单宁改性胶原纤维膜的油水(O/W)分离特性.结果表明:使用单层膜和多层膜对油的截留率几乎没有影响,其截留率为80%左右,但使用多层膜时膜的水通量将明显下降.油浓度升高,截留率升高,膜的水通量下降.升高pH,截留率升高,但膜的水通量下降.如果在膜的表面施加搅拌,则膜对油的截留率下降,但水通量提高.膜重复使用三次,其截留率及水通量基本不变.上述研究结果表明,单宁改性皮胶原纤维膜具有良好的油水分离性质.     

渗透模式影响纳米涂层修饰陶瓷微滤膜分离性能的研究

研究了膜分离技术处理含油废水存在因油滴变形引起的膜堵塞问题。为减少膜污染,使用在市场上销售氧化铝微滤膜孔道表面制备纳米ZrO2涂层,利用纳米涂层改变微滤膜的表面亲水憎油性,具有良好的效果。考虑其工业应用条件,重点研究了循环模式（模拟大量废水处理）和浓缩模式（模拟少量废水处理）对膜渗透通量的影响。结果表明：循环模式下料液的油浓度为恒定的,纳米涂层能有效提高微滤膜的渗透通量。膜面流速的增加在一定程度上能提高膜渗透通量,但超过一定程度后,增加不明显。当膜面流速为7m／s时,修饰陶瓷膜的最大渗透通量为280L／（m^2·h）,油截留率为96．4％。在浓缩模式下,料液的油浓度随渗透液的排出呈指数性增加,随着油浓度的增加,渗透通量持续衰减,油截留率持续上升。当油浓度达到一定程度后,修饰陶瓷微滤膜不能有效地实现稳定含油废水的油水分离。     

渗透模式影响纳米涂层修饰陶瓷微滤膜分离性能的研究

研究了膜分离技术处理含油废水存在因油滴变形引起的膜堵塞问题.为减少膜污染,使用在市场上销售氧化铝微滤膜孔道表面制备纳米ZrO2涂层,利用纳米涂层改变微滤膜的表面亲水憎油性,具有良好的效果.考虑其工业应用条件,重点研究了循环模式(模拟大量废水处理)和浓缩模式(模拟少量废水处理)对膜渗透通量的影响.结果表明:循环模式下料液的油浓度为恒定的,纳米涂层能有效提高微滤膜的渗透通量.膜面流速的增加在一定程度上能提高膜渗透通量,但超过一定程度后,增加不明显.当膜面流速为7 m/s时,修饰陶瓷膜的最大渗透通量为280 L/(m2·h),油截留率为96.4％.在浓缩模式下,料液的油浓度随渗透液的排出呈指数性增加,随着油浓度的增加,渗透通量持续衰减,油截留率持续上升.当油浓度达到一定程度后,修饰陶瓷微滤膜不能有效地实现稳定含油废水的油水分离.     

正渗透膜分离技术处理生活污水的实验研究

以正渗透膜分离系统为实验装置对某校园生活污水进行处理,考察了正渗透膜在膜朝向不同时对水通量和氮的截留效率的影响以及膜污染的状况。结果表明,正渗透过程活性层朝向原料液侧的FO模式下水通量下降趋势较小,水通量较稳定,且对污水中的氮污染物的截留效果好于压力阻尼渗透过程活性层朝向驱动液侧的PRO模式。FO模式运行下的膜污染比PRO模式相对较轻,污染物质在膜的活性层表面形成了胶状层,采用去离子水浸泡+设备运行冲洗的物理方法对污染的膜进行清洗后,膜活性层表面的大部分污染物被清除,膜表面的初始形态可基本恢复。     

曝气量控制微絮凝-曝气-超滤工艺膜污染研究

针对超滤膜污染问题,在微絮凝-曝气-超滤水处理工艺中,以自然水体为研究对象,通过跨膜压差(TMP)的变化趋势来反应超滤膜污染过程,着重考察了在不同曝气量作用对膜污染速率的影响情况。结果表明,以氯化铁为混凝剂时,曝气的扰动作用可以促进微絮凝反应的进行,并且曝气的扰动作用可以抑制滤饼层的形成,从而减轻膜污染现象,但曝气量超过100 mL/min时,微絮凝产生的絮体会被气泡打碎,料液侧有机物再释放从而加重膜孔堵塞现象。曝气量100 mL/min的操作条件下,膜污染速率最低,适用于超滤水处理工艺。     

湿式催化氧化/膜过滤组合工艺膜过滤机理

采用湿式催化氧化/膜过滤组合工艺,以Mo-Zn-Al-O粉末作为催化剂降解阳离子红GTL模拟染料废水,探讨在膜过滤过程中平均孔径为0.1 μm的微滤和0.022 μm的超滤聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜的过滤机理。实验结果表明,两种膜过滤组合工艺对染料的降解效果均优于单独湿式催化氧化,0.01 MPa恒压条件下运行120 min后微滤和超滤的膜通量分别衰减了26.63%和16.48%,其原因是粉末催化剂可在微滤膜孔内部沉积形成中间阻塞过滤,后在表面形成滤饼层;而在超滤膜表面仅形成滤饼层。通过实验结果对膜阻力进行计算,可知在相同反应过程后微滤膜产生的不可逆阻力大于超滤膜。在不同反应条件下,催化剂的沉积量与膜阻力呈现线性相关。     

微纳米气泡控制膜污染研究进展

膜污染是阻碍膜分离技术大规模推广应用的主要问题之一,膜污染控制技术一直都是膜科学领域的研究热点。其中,基于气液两相流的膜污染防控技术已经得到了诸多研究和广泛应用。微纳米气泡因其不同于普通大气泡的独特物理化学性质,近年来在各个领域被广泛关注,而微纳米气泡控制膜污染的研究也日益活跃。文中综述了气液两相流控制膜污染技术的相关研究成果,重点总结了微纳米气泡在微滤、超滤、反渗透、膜蒸馏等膜分离过程中控制膜污染的效果及机理的研究进展,分析了应用微纳米气泡技术的关键科学问题,展望了微纳米气泡在膜污染控制领域内今后的研究方向。     

方波函数式进料对膜污染影响研究

采用方波函数式进料,通过在膜组件入口处增设函数控制器控制料液在膜内呈现周期性流动。与连续稳定流体进料相比,方波函数式进料膜通量下降的速率低。在占空时间9 s运行4 s时膜比通量最大,在过滤1 h后仍能保持在0. 85以上,很大程度上提高膜通量,减轻了膜污染。过滤前后料液的浊度分别为3. 18 NTU及0. 145 NTU,说明超滤膜对污水中的悬浮颗粒物质有极好的截留作用。将膜丝进行扫面电镜测试表明,函数进料处理后膜截面仍然光滑,膜表面沾附有细小颗粒,但没有产生滤饼层。     

腐殖酸共存条件下NF90纳滤膜去除水中邻苯二甲酸二丁酯

水中共存有机物会对纳滤产生影响,以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为对象,研究了NF90膜对纯水、模拟水和河水中DBP的去除效果。DBP的初始质量浓度为100μg/L。结果表明,NF90膜能实现对微量DBP的有效去除,截留率高达90%以上;在模拟水中,腐殖酸共存时,会引起膜通量的下降和截留率的上升,pH为7时,截留率最高,其他无机离子(K+、Ca2+)的加入,会减小膜通量增大截留率,其中,Ca2+的影响尤为明显;河水中的无机物和有机物成分复杂,膜通量会进一步减小,截留率进一步提高;纳滤初期,吸附会影响截留率,6 h后吸附达到饱和,稳定运行96 h后,膜污染会引起膜通量和截留率的下降。