基于NaOCl扩散行为的膜清洗条件影响及优化
发布时间：2021-03-07 22:11
为了探究基于NaOCl扩散行为进行膜清洗的影响因素,建立完善的添加剂强化NaOCl扩散的新型膜清洗方法,本文以牛血清蛋白（BSA）、海藻酸钠（SA）作为模型污染物,通过批次膜清洗实验对膜面剩余污染物浓度、洗脱污染物粒径和膜面污染物形貌进行了测定分析和动态监控,探究不同活性氯（ClT）浓度,不同pH值及不同添加剂（十二烷基硫酸钠,SDS）浓度对强化扩散NaOCl清洗的影响,并对操作参数进行了优化,同时也验证了不同条件下的膜清洗机制.结果表明,在ClT浓度为200mg/L,pH值为11,SDS浓度为0.4mmol/L的条件下对膜面的清洗效率>95%.
【文章来源】：中国环境科学. 2020,40(08)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
不同ClT浓度下Na OCl清洗过程中洗脱污染物的粒径随时间的变化
为研究不同ClT浓度对Na OCl清洗过程的影响,通过测定膜清洗过程中清洗液TOC的含量,来表征清洗过程中膜面污染物脱落情况(图1).从图1a可以看出,当ClT浓度为0时,到达清洗终点时膜面剩余BSA浓度(以TOC计)为1620.9mg/m2,膜面污染物残留率为83.6%;而随着ClT浓度从0升高至200mg/L,清洗终点的膜面BSA浓度逐渐降低,当ClT浓度为200mg/L时,膜面BSA浓度已降低至0.2mg/m2;然而,当ClT浓度从200mg/L进一步提升至500mg/L时,虽然高浓度的ClT加快了清洗速率,但清洗终点膜面剩余BSA浓度并未出现明显差异(P>0.05).使用SA作为模型污染物的批次实验也获得了类似的结果(图1b).这一结果表明,从膜面污染物洗脱总量的角度来看,在一定范围内膜清洗效率随着ClT浓度的增加而升高;而当ClT浓度达到一定值后,ClT浓度则不再是影响膜清洗效率的主要因素.如图2所示,BSA/Ca(II)和SA/Ca(II)2种污染物在ClT浓度为0的清洗过程中,其洗脱污染物粒径始终处于相对较低的水平;而当ClT浓度提升后洗脱污染物的粒径则出现了一定时间内(0～40min)逐渐升高并随后趋于稳定的趋势.这一结果可能是由于不同的清洗机制导致的,即当ClT浓度为0时,洗脱膜面污染物仅依靠相对较弱的苛性钠水解作用和清洗剂的物理作用,无法形成清洗剂的化学作用与添加剂SDS的增强扩散作用联合的“块状清洗”模式,因此膜清洗过程为相对均匀的“层状清洗”模式,洗脱物粒径相对均一;而当清洗剂中存在活性氯时,活性氯的存在很大程度上增强了清洗剂的氧化、水解和皂化作用[25],高pH值条件下由于去质子化导致的静电排斥作用使得污染层疏松程度增加,为活性氯的扩散提供了优势通道,添加剂SDS作为一种常用的阴离子表面活性剂可以通过降低液体表面张力从而提高扩散效率.使活性氯在污染层中的扩散速率得到进一步提升,在清洗过程中造成了膜面污染物的块状脱落,即“块状清洗”模式.在清洗过程开始的一段时间内,清洗剂在污染层的扩散与污染物洗脱同时进行,因此洗脱物的粒径逐渐增加;当清洗剂在污染层中完全分散后,清洗过程进入“块状清洗”模式,洗脱物粒径趋于稳定.
同时,从60min的CLSM结果可以看出,在添加剂浓度为0.5mmol/L SDS、pH=11的条件下,清洗过程中污染层均出现了明显的块状空洞,这一结果与洗脱污染物粒径测试结果一致(图2),进一步证实了NaOCl强化扩散的清洗方法中的“块状清洗”机制.2.2 不同p H值对膜清洗过程的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]海水淡化工艺中超滤膜的污染与清洗[J]. 刘长青,杨兴涛,李珂,潘光建. 资源节约与环保. 2020(01)
[2]饮用水净化超滤工艺应用研究[J]. 林亚凯,何柳东,田野,孙凯,柳杨薇,金宇涛,Tom. 广东化工. 2020(01)
[3]水处理膜技术的发展现状及趋势[J]. 尚光旭,刘媛,柴蔚舒. 中国环保产业. 2016(12)
[4]电絮凝-膜过滤技术处理含铜废水的研究[J]. 李富华,吕文英,刘国光,姚琨,林亲铁,黄浩平,康亚璞. 环境工程. 2013(04)
[5]膜污染机理及其控制技术[J]. 周显宏,刘文山,肖凯军,罗远宏,邹水洋,黄宝光. 东莞理工学院学报. 2010(01)
[6]脉冲清洗技术及膜清洗效能的影响因素[J]. 胡海修,胡云,严子春,龙腾锐. 给水排水技术动态. 2003(01)
本文编号：3069887
【文章来源】：中国环境科学. 2020,40(08)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
不同ClT浓度下Na OCl清洗过程中洗脱污染物的粒径随时间的变化
为研究不同ClT浓度对Na OCl清洗过程的影响,通过测定膜清洗过程中清洗液TOC的含量,来表征清洗过程中膜面污染物脱落情况(图1).从图1a可以看出,当ClT浓度为0时,到达清洗终点时膜面剩余BSA浓度(以TOC计)为1620.9mg/m2,膜面污染物残留率为83.6%;而随着ClT浓度从0升高至200mg/L,清洗终点的膜面BSA浓度逐渐降低,当ClT浓度为200mg/L时,膜面BSA浓度已降低至0.2mg/m2;然而,当ClT浓度从200mg/L进一步提升至500mg/L时,虽然高浓度的ClT加快了清洗速率,但清洗终点膜面剩余BSA浓度并未出现明显差异(P>0.05).使用SA作为模型污染物的批次实验也获得了类似的结果(图1b).这一结果表明,从膜面污染物洗脱总量的角度来看,在一定范围内膜清洗效率随着ClT浓度的增加而升高;而当ClT浓度达到一定值后,ClT浓度则不再是影响膜清洗效率的主要因素.如图2所示,BSA/Ca(II)和SA/Ca(II)2种污染物在ClT浓度为0的清洗过程中,其洗脱污染物粒径始终处于相对较低的水平;而当ClT浓度提升后洗脱污染物的粒径则出现了一定时间内(0～40min)逐渐升高并随后趋于稳定的趋势.这一结果可能是由于不同的清洗机制导致的,即当ClT浓度为0时,洗脱膜面污染物仅依靠相对较弱的苛性钠水解作用和清洗剂的物理作用,无法形成清洗剂的化学作用与添加剂SDS的增强扩散作用联合的“块状清洗”模式,因此膜清洗过程为相对均匀的“层状清洗”模式,洗脱物粒径相对均一;而当清洗剂中存在活性氯时,活性氯的存在很大程度上增强了清洗剂的氧化、水解和皂化作用[25],高pH值条件下由于去质子化导致的静电排斥作用使得污染层疏松程度增加,为活性氯的扩散提供了优势通道,添加剂SDS作为一种常用的阴离子表面活性剂可以通过降低液体表面张力从而提高扩散效率.使活性氯在污染层中的扩散速率得到进一步提升,在清洗过程中造成了膜面污染物的块状脱落,即“块状清洗”模式.在清洗过程开始的一段时间内,清洗剂在污染层的扩散与污染物洗脱同时进行,因此洗脱物的粒径逐渐增加;当清洗剂在污染层中完全分散后,清洗过程进入“块状清洗”模式,洗脱物粒径趋于稳定.
同时,从60min的CLSM结果可以看出,在添加剂浓度为0.5mmol/L SDS、pH=11的条件下,清洗过程中污染层均出现了明显的块状空洞,这一结果与洗脱污染物粒径测试结果一致(图2),进一步证实了NaOCl强化扩散的清洗方法中的“块状清洗”机制.2.2 不同p H值对膜清洗过程的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]海水淡化工艺中超滤膜的污染与清洗[J]. 刘长青,杨兴涛,李珂,潘光建. 资源节约与环保. 2020(01)
[2]饮用水净化超滤工艺应用研究[J]. 林亚凯,何柳东,田野,孙凯,柳杨薇,金宇涛,Tom. 广东化工. 2020(01)
[3]水处理膜技术的发展现状及趋势[J]. 尚光旭,刘媛,柴蔚舒. 中国环保产业. 2016(12)
[4]电絮凝-膜过滤技术处理含铜废水的研究[J]. 李富华,吕文英,刘国光,姚琨,林亲铁,黄浩平,康亚璞. 环境工程. 2013(04)
[5]膜污染机理及其控制技术[J]. 周显宏,刘文山,肖凯军,罗远宏,邹水洋,黄宝光. 东莞理工学院学报. 2010(01)
[6]脉冲清洗技术及膜清洗效能的影响因素[J]. 胡海修,胡云,严子春,龙腾锐. 给水排水技术动态. 2003(01)
本文编号：3069887
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