Membraantechnologie wordt veel toegepast in de waterbehandeling voor het verwijderen van zwevende deeltjes, colloïden en organische verontreinigende stoffen uit vervuild water. Als een typische vertegenwoordiger van een anorganisch membraan met voordelen zoals een hoge flux en chemische weerstand, heeft een keramisch membraan een enorme potentiële waarde bij de behandeling van oppervlaktewater, gemeentelijk afvalwater en drinkwater.

Membraanvervuiling is echter een kritieke kwestie voor de ontwikkeling en bevordering van het membraanproces. Dit probleem komt veel voor in verschillende membraanprocessen, vooral tijdens het drukgestuurde proces van afvalwaterfiltratie. Dientengevolge wordt het keramisch membraan ook onvermijdelijk beperkt door membraanvervuiling. Daarom is er dringend behoefte aan een effectieve voorbehandelingstechnologie om membraanvervuiling te verminderen in het waterbehandelingsproces.

Coagulatie wordt beschouwd als een van de meest succesvolle voorbehandelingstechnologieën tegen membraanvervuiling vanwege de lage kosten, hoge prestaties en het vermogen om natuurlijke organische stoffen (NOM) te verwijderen. Op dit moment zijn op Al en Fe gebaseerde zouten de meest wijdverbreide coagulanten vanwege superieure coagulatieprestaties en kostenefficiëntie.

Maar de toepassingen van zouten op basis van Al en Fe worden beperkt door respectievelijk de biologische toxiciteit en de kleuring van het afvalwater. Een geavanceerd proces, op titanium gebaseerde coagulanten hebben de afgelopen jaren veel aandacht getrokken vanwege de onschadelijkheid, uitstekende prestaties en slibrecycling. Het zal naar verwachting worden gebruikt als een nieuwe generatie stollingsmiddelen ter vervanging van op Al en Fe gebaseerde stollingsmiddelen om een ​​efficiënte en veilige waterzuivering te bereiken.

Op basis van het opkomende op titanium gebaseerde stollingsmiddel (polytitaniumchloride, PTC), evalueerden de onderzoekers van de Universiteit van Jinan, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences) en de Universiteit van Hong Kong de pre-coagulatieprestaties van op titanium gebaseerde coagulanten die werden vergeleken met conventionele op Al gebaseerde coagulanten (polyaluminiumchloride, PAC), en vier verschillende wiskundige modellen gebruikten om de vervuilingsmechanismen van de volgende kruisstroomfiltratie met keramische membraan synthetisch te onderzoeken. Deze studie is online gepubliceerd in Frontiers of Environmental Science &Engineering .

In deze studie ontdekte het onderzoeksteam dat de filtratieprestaties van een keramisch membraan werden verbeterd door het opkomende op titanium gebaseerde coagulant. De PTC vertoonde een significant voordeel ten opzichte van PAC, wat resulteerde in een ongeveer 20% hogere verwijdering van organisch materiaal. De vervolgfiltratie van het PTC-gecoaguleerde effluent met keramisch membraan leverde een filtraat op met verbeterde kwaliteit (ongeveer 78,0% verwijdering van DOC) en een hoge flux van ongeveer 600 L/(m ² ·h).

Als referentie zou de PVDF-membraanfiltratie een vergelijkbare DOC-verwijdering kunnen verkrijgen (ongeveer 77,0%), maar met een lage filtratieflux van ca. 60 L/(m ² ·h) alleen. Vier wiskundige modellen waren betrokken bij het simuleren van de vervuilingsmechanismen van keramische membranen. In het PTC-geval was de membraanvervuiling iets langzamer vanwege het belangrijkste vervuilingsmechanisme van cakefiltratie, wat werd aangegeven door de klassieke Hermia-modelsimulatie, terwijl voor PAC standaardfiltratie/tussenliggende filtratie (blokkering van membraanporiën) ook een belangrijke vervuiling was mechanisme.

En de standaardwetfiltratie en het klassieke cakefiltratiemodel gerapporteerd door Visvanathan en Ben aïm waren niet geschikt voor vervuilingskarakterisering van het keramische membraan zonder identificatie van R ² waarden van alle verschillende gevallen. Er was een gesegmenteerde simulatie nodig om het verschil in vervuilingsmechanismen tussen PTC- en PAC-gevallen te onderscheiden met behulp van een lineair klassiek Hermia-model.

Deze studie onderzocht de verbeterde cross-flow prestaties van keramisch membraan door PTC-precoagulatie. Er werd vastgesteld dat de keramische membraanfiltratie hoge prestaties vertoonde voor de behandeling van oppervlaktewater en dat de PTC-voorcoagulatie de prestaties van de keramische membraanfiltratie aanzienlijk kon verbeteren en de vervuiling van het keramische membraan effectief kon beheersen. Dit werk biedt niet alleen een zeer effectieve voorbehandelingstechnologie om de filtratieprestaties in waterbehandeling te verbeteren, maar biedt ook een weg voorwaarts voor de ontwikkeling en evaluatie van de geavanceerde voorcoagulatietechnologieën tegen membraanvervuiling. + Verder verkennen

Onderzoekers reguleren de verdeling van de poriegrootte om het nanofiltratiemembraan te verbeteren