水处理一般是指通过人为或自然现象改变水内容物成分变化的过程,最古老的水处理方式是利用明矾。随着污染源的增加,水处理越来越重要,包括但不限于雨水、污废水及给水处理等。多孔陶瓷膜因具备孔隙率高、孔径可控、透气阻力小、耐高温高压、耐化学腐蚀、清洗再生方便等优异性能,被广泛应用于水处理等场所的过滤工作。
饮用水处理的目标主要是氨、氮等微污染物;糖类、腐植酸、富里酸等天然有机物;藻类、细菌、粘土颗粒、有机物颗粒等颗粒物和发胶、止痛药、降压药、避孕药、催眠药、减肥药、染发剂、杀菌剂、嗅味物质、各类抗生素、人工合成麝香等新型微量污染物。由于天然水体中各类污染成分的来源不同,颗粒物的浓度、大小和表面化学性质变化很大,针对不同的污染物,陶瓷膜需要跟其他工艺结合使用,才能达到最佳净化效果。
陶瓷膜与臭氧集成工艺
在传统的饮用水处理工艺中,一般会将臭氧作为消毒剂或生物活性炭过滤的预氧化剂使用。目前,对于臭氧陶瓷膜工艺的研究主要集中于臭氧对膜污染的控制和对天然有机物的去除。其工作机理为,臭氧或臭氧分解产生的羟基自由基与天然有机物发生反应,改变有机物的结构,从而降低膜过滤过程中有机物对膜的污染,提高膜通量。
陶瓷膜与混凝集成工艺
膜与混凝处理的组合是当前应用最广泛的组合方式。添加絮凝剂可使较小的颗粒形成大颗粒,进而形成一层多孔滤饼,减少膜的堵塞和使用周期,降低运行成本。陶瓷膜本身具有良好的去除浊度的作用,因此,其与混凝集成工艺的研究主要集中于去除有机物等方面。大量研究表明,在过膜滤前添加絮凝剂和吸附剂可有效改善有机物和消毒副产物的去除率,并维持膜的通量。
陶瓷膜与粉末活性炭集成工艺
天然有机物是膜污染的重要因素之一,粉末活性炭工艺在饮用水处理中多与有机膜联合应用。粉末活性炭可有效吸附天然有机物、嗅味物质以及其他小分子类有机物,将粉末活性炭与膜工艺结合起来不但可以去除小分子有机物,还可减缓膜的污染。利用陶瓷膜与活性炭集成工艺可吸附和分离水体中的污染物,防止膜污染,延长过滤时间,增加过滤通量。
多孔陶瓷膜在水处理领域中前途无限,但为了提高陶瓷膜的性能,推动陶瓷膜技术及产业的发展,在制备技术的研究上还需进一步增强,如提高陶瓷膜材料的分离精度及分离稳定性、实现陶瓷膜表面性质的调控、通过改变表面亲疏水性及生物兼容性等以拓展陶瓷膜的应用领域以及降低成本等。
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