Polytitaniumchlorid-forkoagulering til tilsmudsningskontrol af keramisk membran

Membranteknologi anvendes i vid udstrækning i vandbehandling til fjernelse af suspenderede partikler, kolloider og organiske forurenende stoffer fra forurenet vand. Som en typisk repræsentant for uorganisk membran med fordele såsom høj flux og kemisk resistens, har keramisk membran en enorm potentiel værdi i behandlingen af ​​overfladevand, kommunalt spildevand og drikkevand.

Imidlertid er membranbegroning et kritisk spørgsmål for udvikling og fremme af membranprocessen. Dette problem eksisterer bredt i forskellige membranprocesser, især under den trykdrevne proces med spildevandsfiltrering. Som et resultat er keramiske membraner også uundgåeligt begrænset af membranbegroning. Derfor er en effektiv forbehandlingsteknologi til at reducere membrantilsmudsning et presserende behov i vandbehandlingsprocessen.

Koagulering betragtes som en af ​​de mest succesrige forbehandlingsteknologier mod membranbegroning på grund af dens lave omkostninger, høje ydeevne og evnen til at fjerne naturlige organiske stoffer (NOM). På nuværende tidspunkt er Al- og Fe-baserede salte de mest udbredte koaguleringsmidler på grund af overlegen koagulationsydelse og omkostningseffektivitet.

Men anvendelserne af Al- og Fe-baserede salte er begrænset af henholdsvis den biologiske toksicitet og spildevandets farve. En avanceret proces, titanium-baserede koagulanter har tiltrukket sig bred opmærksomhed i de seneste år på grund af uskyldighed, fremragende ydeevne og slamgenanvendelse. Det forventes at blive brugt som en ny generation af koaguleringsmiddel til at erstatte Al- og Fe-baserede koaguleringsmidler for at opnå effektiv og sikker vandrensning.

Baseret på sagen om nye titanium-baseret koaguleringsmiddel (polytitaniumchlorid, PTC), evaluerede forskerne fra University of Jinan, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences) og University of Hong Kong præ-koagulationspræstationen af ​​titanium-baseret koaguleringsmidler, som blev sammenlignet med konventionelt Al-baseret koaguleringsmiddel (polyaluminiumchlorid, PAC), og brugte fire forskellige matematiske modeller til syntetisk at undersøge tilsmudsningsmekanismerne ved følgende keramiske membran-krydsstrømsfiltrering. Denne undersøgelse er offentliggjort online i Grænser for miljøvidenskab og teknik .

I denne undersøgelse fandt forskerholdet, at filtreringsydelsen af ​​keramisk membran forbedres af det nye titanium-baserede koagulant. PTC viste en betydelig fordel i forhold til PAC, hvilket resulterede i omkring 20 % højere fjernelse af organisk stof. Den efterfølgende filtrering af det PTC-koagulerede spildevand med keramisk membran gav et filtrat med forbedret kvalitet (ca. 78,0 % fjernelse af DOC) og en høj flux på omkring 600 L/(m ² ·h).

Som reference kunne PVDF-membranfiltreringen opnå sammenlignelig DOC-fjernelse (ca. 77,0%), men med en lav filtreringsflux på ca. 60 L/(m ² ·h) kun. Fire matematiske modeller var involveret i at simulere begroningsmekanismerne i keramiske membraner. I PTC-tilfældet var membranbegroningen lidt langsommere på grund af kagefiltreringens hovedbegroningsmekanisme, hvilket blev indikeret af den klassiske Hermias modelsimulering, hvorimod standardfiltrering/mellemfiltrering (blokering af membranporer) også var en nøglebegroning for PAC. mekanisme.

Og standardlovens filtrering og klassisk kagefiltreringsmodel rapporteret af Visvanathan og Ben aïm var ikke egnet til tilsmudsningskarakterisering af den keramiske membran uden identifikation af R ² værdier af alle forskellige sager. En segmenteret simulering var påkrævet for at skelne forskellen mellem tilsmudsningsmekanismer mellem PTC- og PAC-tilfælde ved brug af en lineær klassisk Hermia-model.

Denne undersøgelse undersøgte den forbedrede cross-flow ydeevne af keramisk membran ved PTC præ-koagulering. Det blev fundet, at den keramiske membranfiltrering viste høj ydeevne til overfladevandsbehandling, og PTC-forkoaguleringen kunne signalere forbedre den keramiske membranfiltreringsydelse og effektivt kontrollere keramisk membranbegroning. Dette arbejde giver ikke kun en højeffektiv forbehandlingsteknologi til at forbedre filtreringsydelsen i vandbehandling, men tilbyder også en vej frem for udvikling og evaluering af de avancerede præ-koagulationsteknologier mod membranbegroning. + Udforsk yderligere

Forskere regulerer porestørrelsesfordelingen for at forbedre nanofiltreringsmembranen