过滤模式和条件对PVC中空纤维膜过滤性能的影响

作者:郝书云;陆茵; 刊名:中国给水排水 上传者:许贵存

【摘要】考察了PVC中空纤维膜用于自来水、腐殖酸、聚合氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺溶液过滤时死端过滤、平行流过滤、垂直流过滤3种过滤模式下通量的衰减规律,比较了不同清洗方式对污染膜的清洗效果,分析了流速对膜平衡通量造成的影响,并用指数模型对试验数据进行了拟合,探讨以上溶液在不同过滤模式下对过滤膜组件造成的污染动力学规律。结果表明,对上述污染物而言,碱洗效果要优于水洗效果,中空纤维膜死端过滤时通量衰减最快,平行流过滤次之,垂直流过滤对膜造成的污染最小,并且提高流速能有效减轻膜污染,增加膜的平衡通量。

全文阅读

目前,我国大多数以地表水为水源的水厂均采用混凝、沉淀、消毒的传统生产过程。随着原水污染加重,该传统生产方法已不能满足人们对水质的要求,因此引入膜过滤工艺、提高出水水质逐渐成为共 识[1~3]。然而在膜过滤过程中,膜污染会导致膜通量下降,缩短膜组件的使用寿命并增加运行成本[4~6],应尽量选择能减轻膜污染的过滤方式。膜法过滤过程中常见污染物包括残留的有机、无机絮凝剂及水体中腐殖酸等可溶性物质。过滤工艺包括死端过滤和各种错流过滤[7~11],但关于这些典型污染物在不同过滤模式下造成的膜污染和过滤通量衰减规律还缺乏定量研究。因此,笔者分析了PVC中空纤维膜在死端过滤、平行流过滤、垂直流过滤模式下典型污染物对膜造成的污染规律,为采用膜过滤优化自来水水质工艺流程奠定基础。1试验材料与方法1.1主要试剂及仪器主要试剂:阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、聚合氯化铝(PAC)、腐殖酸(HA,黄腐酸含量90%)。通过相分离法制备聚氯乙烯中空纤维膜。主要仪器:扫描电子显微镜(SEM)、电子天平、自制中空纤维膜过滤装置。1.2膜过滤性能测试室温下分别配制1mg/L的聚氯化铝溶液、腐殖酸溶液和阳离子聚丙烯酰胺溶液,充分搅拌直至完全溶解,待用。液致相分离法制备的中空纤维膜在室温下晾干,膜丝直径为0.96mm,用泡点流速法测得膜丝孔径为(0.240.05)m,初始纯水通量为(1500300)L/(m2h)。截取50根一定长度的膜丝,用环氧树脂U型胶封装成膜组件,封装好的膜丝长度为30cm,总面积为452.16cm2。过滤系统如图1所示。15444411534511443a.死端过滤b.平行流过滤c.垂直流过滤221.压力表2.泵3.流量计4.阀门5.膜组件图1过滤系统示意Fig.1Schematicoffiltrationsystem进行死端过滤试验时,干态膜束以死端过滤方式装入滤筒中[见图1(a)]。通入待过滤液,当滤筒中充满待过滤液后,关闭出口阀,待膜丝在0.05MPa压力下预压0.5h后重新打开出口阀,在0.05MPa压力下每隔5min测定外压式中空纤维膜组件过滤时各过滤时间的过滤通量。初次过滤后对污染膜进行水洗,将污染后的膜组件放在清水中,搅拌30min后再次测定其过滤通量随时间的变化情况;第2轮过滤结束后,将污染后的膜组件放在1%的氢氧化钠溶液中碱洗,搅拌30min后在清水中浸泡,更换数次使膜表面呈中性,并再次测定通量。工程中另一种常见的过滤形式为错流过滤,其流动模式又分为平行流和垂直流。进行平行流过滤和垂直流过滤试验时,干态膜束分别以图1(b)、(c)的方式装入滤筒中,通入待过滤液,当滤筒中充满待过滤液后,关闭出口阀,当膜丝在0.05MPa压力下预压0.5h后,重新打开出口阀,调节3个阀门保持循环流动液进、出口压力表平均压力为0.05MPa,分别在不同循环流量下测定外压式中空纤维膜组件过滤时各过滤时间下的过滤通量。1.3膜通量衰减率和膜通量恢复率的测试膜通量衰减率FD用来表征膜被污染的程度;通量恢复率FER用来表征膜的抗污染性能,且FER值越大,膜的抗污染性能越强。FD、FER的计算分别见式(1)、(2)。FD=(1-J60J0)100%(1)FER=JrJ0100%(2)式中,J0为初始膜过滤5min时的通量值,L/ (m2h);J60为膜过滤60min时的通量值,L/(m2h);Jr为经碱洗或水洗后膜再次过滤初始5min时的通量值,L/(m2h)。1.4数据处理方法采用指数模型对膜污染动力学进行分析和数据处理,假设任意时间膜的污染率正比于已经发生的污染程度,可推

参考文献

引证文献

问答

我要提问