臭氧-CNTs预沉积耦合方法缓解膜污染研究

以腐殖酸(humic acid,HA)和海藻酸钠(sodium alginate,SA)作为模型污染物,考察了臭氧预氧化和碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)预沉积联合技术对膜污染形成过程和形成规律的影响。通过测定HA和SA物化特性的变化,结合膜滤过程中比通量变化,辅以Hermia模型和传统滤饼过滤模型,分析了臭氧预氧化和CNTs预沉积缓解膜污染的机理。结果表明,经臭氧氧化后,HA和SA的电负性和亲水性增强,且由于发生微絮凝作用,粒径增大。臭氧预氧化对于HA造成的膜污染无明显改善作用,当氧化后HA粒径接近基膜孔径时,膜孔被完全堵塞甚至加重膜污染;臭氧破坏了SA的凝胶特性,大幅缓解了膜表面的滤饼层污染。不同孔径的基膜进行CNTs预沉积后,表面CNTs层可以拦截吸附部分HA和SA分子,从而缓解了HA和SA造成的膜污染。0.45μm PVDF基膜孔径与CNTs层的孔径相差最大,经CNTs预沉积后,在膜表面形成一层致密的过滤层,缓解膜污染的幅度最大。臭氧预氧化与CNTs预沉积联用后,在CNTs沉积量较高的情况下能够缓解HA造成的膜污染,对SA造成的膜污染也起到明显缓解作用,在有效降低膜表面滤饼形成的同时,能够延长膜孔堵塞时间或增加膜孔堵塞到滤饼的过渡阶段时间。