活性炭预处理对超滤膜分离技术的影响.pdfVIP

活性炭预处理对超滤膜 分离技术的影响 超滤技术是一种以压力差为推动力，利用膜的透过性能，达到分 离水中离子、分子以及某种微粒为目的的膜分离技术。超滤膜应用的 孔径范围大致在0.005~1 微米之间，填补了微滤和纳滤之间空隙。 国内外学者提出超滤过程实际上同时存在三方面的情形： 1.溶质在膜表面以及微孔壁内产生吸附 。 2.溶质的粒径大小与膜孔径相仿，溶质在孔中停留，引起堵塞。 3.溶质的粒径大于膜孔径，溶质在膜表面被机械截留，实现筛分。 超滤膜分离技术一般有两种方式:终端过滤和错流过滤。对浊度 较低、水质较好的原水，一般采用终端过滤，这样可以大大降低工艺 的能耗;对于浊度较高、污染较为严重的水，就采用错流过滤，这样 可以避免大量的污染物累积在膜的表面，造成膜的污染，降低过滤性 能。 超滤膜的形态结构和种类 超滤膜的横截面具有不对称结构。它一般是由一层厚度1微米， 起到筛分作用的致密层和一层厚度较大(通常为125 微米)、具有海绵 状或指状多孔结构的支撑层组成。目前，已经在工业生产和生活中常 用的膜组件主要有:管式、板框式、卷式和中空纤维式等几种。中空 纤维膜又有内压膜(致密层在内)、外压膜(致密层在外)和双向膜(内 外都有致密层)三种结构。总的来说，还是存在膜品种少、膜孔径分 布较宽和性能不稳定等缺陷。 超滤膜对有机物的去除效果及影响因素 超滤膜的截留分子量范围一般为5000~10000ODalton，天然水体 中有相当大一部分溶解性有机物的分子量低于该范围，导致超滤膜对 其拦截效果很差。事实上，天然水中这一类的低分子溶解性有机物所 占的比例往往较大。 超滤膜对有机物的去除，不同情况下差异很大。有学者用切割分 子量为10万Dalton 的中空纤维超滤膜对20 种不同的原水进行过滤， TOC 平均去除率为18%，UV25 的平均去除率为28%。同样为去除水中 的TOC，Laine 等人用终端过滤的方式处理地表水，超滤膜对TOC 的 去除率在42%左右。 所以，寻找合适的方式尽可能地减少这种差异，提高超滤膜的处 理效率是关键。从膜方面着手，就是寻找新的膜材料或者对膜进行改 性;从处理工艺方面着手，就是寻找合适的处理工艺与超滤膜相组合， 从而达到优化处理的效果。 预处理对膜过滤性能的影响 水中的悬浮物、胶体杂质、细菌等在过滤过程中会附着在膜表面， 使膜受到污染，被截留的杂质也会迅速在膜的表面产生浓差极化现象; 同时，水中部分细小的颗粒物会进入膜孔内使水通道堵塞，水体中的 微生物及其代谢产物也会粘附在膜表面。所有这些都会影响到膜的过 滤性能，再加上前面提及的诸多影响因素，因此，膜供水必须进行适 当的预处理，尽可能多的去除水中的溶解性有机物或者改变其在状态、 降低膜污染、提高膜的过滤性能、延长使用寿命并降低水处理费用。 预处理方法有很多:生物预处理、臭氧预处理、活性炭预处理混凝预 处理等。其中研究最多的则是臭氧、活性炭和混凝三种预处理方法。 臭氧预处理对膜过滤性能的影响 臭氧预氧化对孔径为0.1 微米的PVDF 微滤膜过滤性能的影响。 试验用5.0mg/l 的腐殖酸和10mg/l 的高岭土配置原水，然后向水中 投加4.5mg/l 的，结果发现该状况下的透水通量是未臭氧预处理时的 2 倍。并且，投加时，过滤阻力下降;停止投加，过滤阻力上升。臭 氧能将水中本来对膜有污染作用的有机物分解成不易污染膜的、更分 散的物质，减缓膜污染，并使得反冲洗时膜表面的污染层更容易去除。 可见，臭氧预氧化对膜过滤性能的改善是有利的。但是臭氧氧化 副产物(如溴酸盐)和膜组件的耐臭氧性能是该预处理方法应该考虑 的问题。 活性炭预处理对膜过滤性能的影响 利用活性炭和其他多孔的具有较大比表面积的吸附剂来吸附原 水中能够污染膜的溶解性有机物，达到降低过滤阻力、提高透水通量 和有机物的去除率的目的。 混凝预处理对膜过滤性能的影响 混凝对膜过滤性能的影响，到现在还没有一个定论。原因很多， 一方面，人们对引起膜污染的原因及其物质还没有达成共识;另一方 面，混凝对水中有机物和膜表面的荷电性有什么影响也还不清楚。