超滤用于海水淡化预处理的研究进展

良好的预处理是保证反渗透(RO)装置长期稳定运行的关键要素之一.与传统预处理技术相比,UF预处理能够有效降低海水的SDI、浊度和TOC等,为RO装置提供优良、稳定的进水,增强RO膜的可靠性.详细评述了近年来国内外采用UF技术作为RO淡化预处理过程的研究和应用进展.此外,对UF膜的污染和控制对策研究进展也作了评述.UF作为膜法海水预处理技术已成为该领域的发展趋势.     

超滤膜处理高藻水过程中天然颗粒物对膜污染的影响

超滤技术凭借其优异的截留分离能力,能够完全去除藻细胞且不会引起藻细胞的破裂,在处理高藻水时具有明显的技术优势.很多学者进行了超滤过程中藻细胞以及胞外有机物(EOM)的膜污染研究,但不足之处是没有综合考虑到天然水体中存在的颗粒物的影响.本研究采用高岭土代替水中颗粒物研究高岭土颗粒对藻类污染物的膜污染特性的影响.结果表明,对于藻细胞污染,高岭土能够改善藻细胞滤饼层孔隙率和可压缩性,从而减缓膜污染;对于EOM引起的膜污染,高岭土颗粒没有明显的改善效果,但是能够减少有机物的透过率,提高出水水质.在污染机理方面,对于高岭土和藻细胞及其组合污染物的过滤过程,滤饼层过滤为主要污染机理;对于EOM溶液及高岭土和EOM混合溶液,其污染机理主要是标准堵塞和滤饼层过滤.     

TiO_2动态改性膜应用于MBR的研究

采用二氧化钛(TiO_2)纳米粒子对聚偏氟乙烯中空纤维膜微滤膜(PVDF MF,0.1μm)和实验室自制聚砜中空纤维膜超滤膜(PSF UF,0.05μm)进行表面亲水改性,以期提高膜的抗污染能力.采用膜接触角、纯水通量、出水TOC、膜压差和扫描电子显微镜(SEM)进行表征了TiO_2动态膜的性能.将TiO_2纳米颗粒改性后的PVDF MF和PSF UF膜应用于膜生物反应器(MBR)处理模拟焦化废水(TOC=500 mg/L),考察了其对MBR过滤性能的影响.实验结果表明,改性后膜的水接触角明显减小,亲水性增强,TMP升高速率明显降低,模拟焦化废水,TOC的去除率平均可达95%,经返洗及次氯酸钠清洗后膜表面TiO_2层外观没有明显变化.改性后的膜组件较显著地增加了MBR的膜抗污染的优势,且具有一定的稳定性.因此,将TiO_2动态改性耐污染膜应用于MBR是可行的.     

膜分离在放射性废水处理中的应用

由核设施产生的放射性危害是众所周知的,采用各种分离技术来浓集放射性核素,防止其向环境扩散。综述了膜分离技术在放射性废水处理中的最新进展,主要包括微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、膜蒸馏(MD)、反渗透(RO)、支撑液膜(SLM)等方法。     

以天然水为原料液的正渗透过程中CTA膜表面污染物脱附研究

选择浓缩天然水作为原料液,研究了错流过滤的正渗透膜系统处理水中有机物时,不同实验温度和错流速度下膜通量的变化;通过对被污染的膜进行洗脱,得到洗脱液,并对洗脱液进行了分析,得到污染物在正渗透膜的沉积规律.结果表明,温度对通量和膜污染影响很大,温度越高膜污染越强,膜通量下降越大;错流速度对通量和膜污染也有明显的影响,错流速度越小膜污染越严重,膜通量下降越大.膜上的污染物主要以蛋白质和氨基酸为主,该类物质主要在发射波长320～360 nm、激发波长210～230 nm的荧光区域有响应.污染物的分子量主要分布在630 000和800左右两个区段.正渗透过程中CTA膜对天然有机物中的腐殖质有很强的抗污能力.     

基于平行因子分析的藻菌共生膜污染机制研究

基于不同藻菌共生体系(微藻-真菌、微藻-细菌)处理畜禽养殖废水,采用死端过滤的超滤杯实验测试不同体系(A.纯微藻体系;B.微藻-真菌体系;C.微藻-细菌体系)混合液在超滤过滤中的污染状况,研究膜污染形成机制.实验结果表明,B、C组的通量衰减速度明显低于A组,A组膜污染模型以标准堵塞和滤饼层为主,而B、C组膜污染与标准堵塞、中间堵塞和滤饼层模型均有很高的拟合度.A组混合液粒径在1～30μm范围内比B和C组占比更多,在30～1 000μm范围分布较少,导致膜孔堵塞更快,形成的滤饼层更为紧密,膜污染更严重.膜清洗液EEMs-PARAFAC结果表明,膜面有机污染物主要为色氨酸和酪氨酸类蛋白质.B和C组藻菌共生作用大大减少了EPS类物质的产量,尤其是色氨酸类蛋白质,从而减轻了膜污染状况.     

微粒子辅助过滤控制膜污染

基于微粒子辅助过滤原理,提出了一种新型膜污染控制方法,通过在膜表面形成一层疏松滤饼层控制膜污染.通过向原水中加入硅藻土颗粒,使其在膜表面形成一层疏松滤饼层,防止污染物直接在膜表面形成致密性滤饼层导致膜通量急剧衰减,从而达到缓解、控制膜污染的目标;进行周期性气-液混合清洗后,膜与硅藻土颗粒同时得到清洗再生.实验通过加入不同量、不同粒度硅藻土粒子验证膜污染控制效果.结果表明:硅藻土助滤剂对超滤过程膜污染控制效果与助滤剂粒径大小以及投加量有关.加入适量较大粒径助滤剂可有效降低过滤阻力,提高膜通量.而助滤剂粒径过小或投加量过多反而会增大过滤阻力,加剧通量衰减.投加2.0g/L粒径为35μm的硅藻土助滤剂为实验最佳条件,可使相对膜通量和通量恢复率分别提高9%和8%.     

粉末活性炭导入超滤系统去除水中天然有机物的性能研究

通过对比研究单独超滤系统和粉末活性炭导入超滤膜系统(PAC leading-in UF)发现,投加PAC后通量下降趋势有所减缓,但并不能显著地减缓膜污染并获得高通量,说明PAC吸附的溶解性小分子有机物不是造成膜污染的主要因素,而是在膜表面形成了"次级膜".试验中发现导入系统可显著提高对天然水中腐殖酸的去除效果,去除率可达到94%.此外在导入系统投加钙盐后可明显改善膜污染,达到有效控制膜通量的下降趋势的目的.     

正渗透膜生物反应器与反渗透耦合系统的运行性能研究

针对目前正渗透膜生物反应器(OMBR)存在的汲取液回收和盐分积累的问题,借助反渗透(RO)膜的高效截留性能和微滤(MF)膜允许溶解性盐透过的特性,构建了新型的MFOMBR-RO组合系统.结果表明,由于MF的引入,OMBR中的盐度稳定在1.95~2.43mS/cm,盐分积累得到缓解.采用RO膜与FO膜进行耦合,可以将稀释后的汲取液电导率从33mS/cm浓缩至45mS/cm,同步实现汲取液的回收和水的回用.MF-OMBR-RO系统能够有效去除有机物、氮和磷等污染物,其中RO出水可以作为高品质水进行回用,而MF出水能够满足城市杂用水的要求.与三醋酸纤维素(CTA)和聚酰胺(TFC)材质的FO膜相比,水通道蛋白FO膜的运行通量略低,但是其生物污染较轻.     

臭氧预氧化对城市二级处理水中残留有机物分子量分布的影响及超滤膜阻力变化分析

利用对城市二级处理水进行了臭氧预氧化,测定了水中残留有机物的分子量分布,并采用PVDF超滤膜对不同分子量分布的二级处理水进行了过滤.结果发现,水中有机物的分子量分布对膜的阻力构成影响很大,堵孔阻力和滤饼阻力对膜污染阻力起控制作用,有机物分子量分布与膜阻力之间有如下关系:1)2/151特别是d/>5/3的有机物则是形成膜表面滤饼的主体.     

EPS组分对藻菌共生体在畜禽养殖废水处理中膜污染的影响

微生物分泌的胞外聚合物(EPS)组分对膜污染的影响十分复杂,为进一步探究EPS组分对藻菌共生体在畜禽养殖废水处理中膜污染的影响机制,对藻菌共生体在畜禽养殖废水中产生的EPS进行拆分,主要分成4种组分:溶解性微生物产物(SMP)、松散附着性胞外有机物(LB-EPS)、紧密附着性胞外有机物(TB-EPS)和提取EPS后的微生物絮体残渣(MFR).研究不同的EPS组分对膜污染的影响。实验结果表明,SMP造成的膜污染最严重,其次是MFR.线性拟合结果表明,SMP和LB-EPS主要以标准堵塞为主,MFR以滤饼层堵塞和中间堵塞为主,而TB-EPS则是由4种堵塞模型共同作用,更为复杂.污染物成分分析结果显示,造成膜污染的主要有机物是多糖和蛋白质类物质.     

关于超滤膜临界运行通量的探讨

临界通量一般被用于反映膜污染状态,但是临界通量对应的压力值偏小,不能完全反映实际过滤过程中的膜污染过程.按照我们提出的临界运行通量概念,本文将临界通量与临界运行通量进行了比较.通过考察无脉冲工艺、脉冲工艺和脉冲+硅藻土组合工艺的临界通量和临界运行通量,探讨二者反映膜污染的情况.结果表明,临界通量虽然可以表征3种工艺下膜污染状态的不同,但是由于此时滤饼层尚未形成,不能完全反映实际膜过滤过程中滤饼层的污染情况,临界通量数值缺乏实际指导意义.临界运行通量则较好地表征了实际膜过滤过程中的膜污染状态,更真实地反映滤饼层对膜通量的影响,与临界通量相比,临界运行通量对于实际工程应用更具实际指导意义.     

超滤膜污染以及膜前预处理技术研究进展

超滤是一种重要的饮用水安全保障技术,在饮用水处理工业中具有广泛应用的前景.但是膜污染会造成超滤工艺的运行维护成本增加、膜使用寿命缩短,限制超滤工艺的进一步推广应用.总结了超滤膜污染和膜前预处理以缓解膜污染研究的前沿动态,对主要膜污染物质、膜污染机理以及膜前预处理对膜污染的影响机制进行了深入的分析,认为天然水中亲水性大分子有机物是主要的膜污染物质,而混凝、吸附和预氧化等膜前预处理都无法消除亲水性大分子有机物引起的膜污染.引起滤饼层污染、膜孔堵塞污染和膜孔内吸附污染等膜污染形式的力学因素研究将是膜污染机制研究的重要方向;开展膜前预处理技术和组合研究,强化亲水性大分子有机物膜污染的缓解是膜前预处理研究的发展趋势.     

反渗透、纳滤膜技术脱除小分子有机物的研究进展

对反渗透(RO)和纳滤(NF)技术分离难解离型小分子有机物和解离型小分子有机物水溶液的机理、研究进展和应用现状进行综述,在此基础上,对RO和NF分离小分子有机物水溶液的研究方向和应用前景进行分析和展望.     

第四届全国膜分离技术在冶金工业中应用研讨会第一轮征文通知

随着膜科学技术的不断发展,在冶金工业中膜技木已在采矿、选矿、冶炼、材料及加工各专业领域得到不同程度的应用.据不完全统计,除在钢铁工业中应用外,膜技术的应用及试验研究已涉及Cu、Ni、Co、Pb、Zn、Sn、Au、Ag、Al、Mg、Li、W、Mo、Ti、Ta-Nb、Re、RE、V及U等多种有色、稀有及放射性元素.涉及的膜技术已覆盖DD(扩散渗析)、ED(电渗析)、EM(膜电解)、BP(双极膜)、EDI(电去离子)、RO(反渗透)、NF(纳滤)、UF(超滤)、MF(微滤)及MD(膜蒸馏)气体分离多种膜分离技术领域.为此,中国膜工业协会与中国有色金属学会和中南大学等单位商     

粉末活性炭-硅藻土生物强化动态膜反应器的过滤性能

将粉末活性炭-硅藻土生物强化动态膜反应器用于处理低浊地表水源.研究结果表明:本工艺具有运行通量大、有机物去除率高、动态膜的过滤阻力较小的特点,过滤过程可以用标准过滤模型来描述.通过电镜观察得到动态膜是由滤饼层、凝胶层和滤网组成,凝胶层紧贴在滤网表面,由硅藻土、活性炭颗粒和微生物代谢物组成,凝胶层的存在有利于动态膜自生时...     

高分子超/微滤膜的亲水化改性:从PEG化到离子化

众多高分子超/微滤(UF/MF)膜材料存在疏水性强、抗污染能力低下、生物相容性不佳的缺点,限制了UF/MF膜的推广应用,膜材料的亲水化改性被认为是解决这一难题的有效方法,也是近年来膜材料领域的研究热点之一.高分子UF/MF膜的亲水化改性方法可分为物理改性和化学改性两大类,在这些方法中,膜表面的聚乙二醇(PEG)化和离子...     

膜-生物反应器处理高浓度有机废水膜污染影响因素的研究

以膜传质阻力的变化来表征膜污染的状况,在一体式膜-生物反应器处理高浓度有机废水的条件下,分别考察了抽吸时间、膜通量和混合液性质对膜传质阻力的影响,并分析了SS浓度和上清液溶解性有机物浓度(COD)与膜传质阻力之间的关系.结果表明,在曝气量相同,污泥浓度稳定在13g/L左右,停抽时间为3min时,适宜的抽吸时间为10min,膜通量为10L/(m2·h);膜传质20min的阻力R20与SS浓度和上清液COD浓度的定量关系式为R20=9.129E(+9) COD0.4497SS1.0189;膜外表面污泥层的迅速沉积和膜内表面微生物的滋生是高微生物浓度条件下膜-生物反应器膜污染的主要原因.     

预处理方式对纳滤工艺性能及膜污染影响研究

对比了混凝、活性炭过滤、生物活性炭过滤、超滤膜过滤几种工艺及其组合作为纳滤膜预处理工艺对纳滤工艺整体性能的影响;研究了几种组合工艺对水中总有机物、可生化有机物和氮的去除效果,并分析各自的膜污染特点.结果表明,对水中有机物的去除效果:超滤膜混凝生物活性炭过滤活性炭过滤;对水中氨氮的去除效果:生物活性炭过滤混凝活性炭过滤超滤膜.超滤作为预处理能够有效去除水中有机物,减缓纳滤膜的污染过程,而其它预处理方式单独运用不能有效延缓纳滤膜通量衰减.混凝与生物活性炭组合、混凝与超滤组合以及超滤与生物活性炭组合三种预处理方式能够有效提高预处理过程的效果,有机物和氨氮的去除率分别达到70%和60%以上.     

MBR与NF联用净化微污染水源水研究

对纳滤膜在不同产水率条件下的净水性能和膜通量衰减过程,以及纳滤膜在产水率90％条件下的运行特性进行了分析.采用MBR作为预处理与纳滤膜联用,考察联用工艺对水中氨氮和有机物的去除效果,以及MBR膜和纳滤膜的污染情况.结果表明,相比于额定工况,纳滤膜在90％产水率条件下运行,对有机物的去除率和脱盐率分别降低4％和3.5％,仍具有优越的净水性能;膜通量衰减速度增加17％.研究同时表明,降低纳滤膜进水中有机物的浓度能够有效缓解纳滤膜的污染过程,使纳滤膜能够在90％产水率条件下保持较高的通量.MBR与纳滤膜联用对氨氮和TOC表现出良好的去除效果,在进水浓度为1.5 mg/L、3.5 mg/L时,出水分别降低到0.4 mg/L、0.2 mg/L.MBR通过去除水中的颗粒物和有机物,有效地缓解了纳滤膜的污染过程,在60天的运行中纳滤膜通量仅下降24.7％,但MBR膜TMP增长较快,试验中共进行了6次膜清洗.