基于氧化钛材料的陶瓷膜表面改性对膜污染的性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:wocaodouji
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无机膜分离技术作为众多水处理领域中备受关注的一项新兴技术,近年来在食品行业、生化化工、能源环境等领域得到了越来越广泛的应用。其出色的化学稳定性、热稳定性、选择分离性能和支撑强度等优点使其在生产实践中体现出了巨大的商业价值,但由于生产成本、运行维护费用偏高、膜污染问题等缺点严重制约了无机膜技术的进一步发展。随着工艺改进和技术革新,成本和费用已逐步下降,而膜污染问题依旧没有得到有效彻底的解决。二氧化钛是一种具有很强的光催化活性的半导体材料,而蒙脱石是一种在水相中对有机物具有很强的吸附能力的粘土矿物。针对无机膜应用中遇到的膜污染问题,本论文提出一种将二氧化钛负载型蒙脱石(TCM)用于陶瓷膜的表面改性,通过充分利用TCM对水相中有机物的吸附和光催化降解特性来改善膜面在过滤过程中对膜污染抵抗能力的方法:即以实验室自行研制的二氧化钛负载型蒙脱石(TCM)为原料,以聚乙烯醇(PVA)为分散相,通过对各影响因素的实验对比分析,选取出最优的工艺参数得到分散效果最佳的涂膜液。再通过对比直接浸渍涂覆以及与超声和微波作用相结合的涂覆方法的涂膜效果,选出最佳的涂膜方法制得光催化剂负载化改性陶瓷膜。并自行设计搭建膜组件过滤装置,以未改性陶瓷膜为空白样对照,对改性陶瓷膜过滤甲基橙模拟废水前后的膜通量衰减情况、出水水质变化以及膜面孔隙形态结构的变化进行了对比分析以判断改性过程对陶瓷膜膜污染抵抗能力的改善效果。实验结果表明,经过光催化剂负载化改性后的陶瓷膜的过滤通量衰减速度较未改性膜更为缓和,出水水质中有机污染物的去除率有一定程度的提高,其中对8mg/L甲基橙的去除率由未改性膜的4.7%提高到了改性后的14.9%,同时过滤2h后改性膜的通量衰减比率42.8%也略好于未改性膜的40.5%。结合膜面结构表征分析证实改性后陶瓷膜面的膜污染状况得到了改善,膜面抗污能力有所增强。对于提高过滤效率,维持通量稳定,改善过滤效果,实现无机陶瓷膜组件连续化运作做出了积极的尝试和探索。
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