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陶瓷基动态膜技术在污水处理中的应用
动态膜是含有颗粒物质的溶液通过基膜时截留下来形成的膜，具有成本低、通量高、渗透性强、抗污性能好等优点。1965年美国OakRidge国家原子能试验室发觉了ZrOCl2动态膜具有反渗透性能，开启了动态膜技术的讨论。动态膜结构上可分为两部分：①分别层。分别层是依附在基膜上具有分别功能的滤饼层，常用分别层有Mg(OH)2、MnO2、TiO2、高岭土、粉末活性炭等。②载体。载体是用来承载动态膜的多孔材料，常选择陶瓷膜管、工业滤布、一般筛网等无机材料及聚烯烃类膜等高分子有机材料。因陶瓷膜具有耐高温高压腐蚀、强度大等优点，陶瓷基动态膜讨论获得了广泛关注。1、陶瓷基动态膜制备方法及讨论进展近些年对陶瓷基动态膜的制备及讨论也取得了较大进展，如在制备陶瓷基动态膜方面，潘艳秋等在管式陶瓷膜管预涂高岭土，制备出油水分别性能良好的动态膜，与基膜直接用于油水分别相比，油水分别稳定通量从300～1000L/(m2h)，该动态膜能减轻基膜污染，杨涛等以高岭土和水合MnO2溶胶为涂膜材料，在陶瓷膜管外表面涂制双层复合动态膜，制备的复合预涂动态膜内层疏松，外层密实，处理乳化油废水表现出较强的分别性能，处理30min截留率就达到99%，Chen等以陶瓷膜为载体，用ZrOCl2和H2SO4反应得到的物质为涂膜材料，制备多种孔径的动态膜，该动态膜可将BSA(牛血清白蛋白)100%截留下来，而葡萄糖可自由通过动态膜，Mohd等用高岭土、硅藻土、富勒氏土为涂膜材料制备动态膜，用于处理生活污水，在高岭土浓度333mg/L、涂膜时间10min条件下制备的动态膜过滤污水，渗透浊度可低至0.2NTU。近些年，动态膜废水处理系统装置也在不断改进优化，杨涛等创造一种二氧化钛预涂动态膜光催化水处理装置，使用该装置预涂动态膜简洁，催化剂回收利用充分，还能有效减缓陶瓷膜污染，降低运行费用，刘学文等创造公开一种可用于难生物降解废水处理的在线化学氧化动态膜系统。该创造简化了处理工艺，削减了循环侧污染物的残余总量，降低了污水处理成本。2、陶瓷基动态膜的影响因素及讨论进展影响陶瓷基动态膜性能的因素包括动态膜制备过程和分别过程的操作条件，其中动态膜制备过程操作条件包括跨膜压差、错流速度等，分别过程的操作条件包括pH值、温度等。动态膜结构、过滤性能常用膜渗透通量、出水水质(CODCr、色度、浊度)、动态膜质量及厚度、污染物去除率等指标来评价。确定动态膜最优制备条件、最佳操作条件对污水处理效果至关重要。2.1陶瓷基动态膜成膜的影响因素影响陶瓷基动态膜制备的因素有跨膜压差、错流速度等。跨膜压差是滤液透过膜孔的推动力，其大小直接影响着膜的通量，错流速度的大小打算着沉积在膜表面的颗粒物质，一般提高错流速度有利于减轻浓差极化的影响。2.1.1跨膜压差对动态膜制备的影响跨膜压差影响着成膜的渗透通量，一般状况下，跨膜压差越大，相同时间内渗透液的体积越多，陶瓷膜过滤过程中，总是存在着一个临界压力，在临界压力之下，跨膜压差与通量成正比，在临界压力之上，受浓差极化的影响，跨膜压差对通量影响不大。李彦等以管式陶瓷膜为基膜、ZrO2为涂膜颗粒，制备动态膜过程中稳定渗透通量随着压差的增大消失先变大后减小的变化。在压差小于0.14MPa时，增大压差有利于基膜与动态膜颗粒的紧密结合，动态膜层更加匀称致密，压差增大到0.14MPa后，随着压差的上升，动态膜层的厚度渐渐增加，分别阻力增大，稳定通量减小，动态膜的最相宜制备压力为0.14MPa。陈银平以管式陶瓷膜为基膜、高岭土为涂膜材料制备动态膜并用于油水分别，在流量100L/h、涂膜液温度25℃、涂膜料液浓度0.5g/L、涂膜时间25min条件下制备动态膜，随跨膜压差由0.02MPa增大至0.2MPa，动态膜质量由0.02g增至1.09g及厚度由8.98μm增至490μm。这是由于随着涂膜压力的增大，渗透通量增大，颗粒沉积粒径变大，动态膜膜层厚度增大。在动态膜制备过程中确定临界压力至关重要，不同体系临界压力的数值也会有所不同，一旦确定了临界压力，制备压力选择其四周，这样可避开因压力过小、动态膜涂膜不匀称有缺陷且动态膜层厚度太小，易造成基膜污染，压力过大将进入膜孔的细小颗粒压实，影响动态膜渗透通量。2.1.2错流速度对动态膜制备的影响错流速度也是影响动态膜成膜的一个重要因素，一般来说，制备动态膜时的错流速度越大，在载体表面沉积的颗粒的粒径越小，制备过程达到稳定状态所需的时间越短，动态膜的性能较好，但有讨论者发觉，错流速度过大会导致成膜不匀称且简单被冲刷掉。李俊等以陶瓷膜管为载体，高岭土为涂膜材料，在跨膜压差0.2MPa，涂膜液高岭土悬浮液浓度0.3g/L的条件下考察了0.5，1.0，1.5，2.0