多功能TiO-,2-光催化復(fù)合分離膜制備和水處理應(yīng)用性能研究.pdf

1、膜分離技術(shù)已有效應(yīng)用于水和廢水處理工藝，由于其單一功能和膜污染現(xiàn)象，制約了膜分離技術(shù)的廣泛應(yīng)用。TiO2光催化技術(shù)作為一項(xiàng)環(huán)境友好的新型光降解技術(shù)能夠有效去除水中有機(jī)污染物和致病微生物，然而粉末態(tài)的光催化劑存在光催化活性有限、粉末態(tài)回收難等問題。通過將TiO2光催化劑負(fù)載在無機(jī)膜表面，實(shí)現(xiàn)TiO2光催化膜的制備和應(yīng)用，有望同時(shí)具有光催化和膜分離的多功能性，并且解決光催化劑的回收和減緩膜污染等難題。 本研究采用溶膠凝膠技術(shù)制備了可

2、應(yīng)用于超濾過程的Si摻雜TiO2/Al2O3管式復(fù)合分離膜和可應(yīng)用于微濾過程的Ag-TiO2/HAP(羥基磷灰石，Ca10(PO4)6(OH)2)/Al2O3板式復(fù)合分離膜。 Si摻雜TiO2/Al2O3管式膜具有厚度可控的Si摻雜TiO2納米多孔表層，其銳鈦礦晶型和高比表面積有利于增強(qiáng)光催化降解能力，光致超親水性膜面有利于提高膜通量，通過多次涂膜技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合分離膜的可控制備。對(duì)染料溶液活性紅ED-2B的處理結(jié)果表明，在p

3、H值為7.0時(shí)，管式復(fù)合膜對(duì)染料的脫色與降解均具有明顯的協(xié)同效果，并且耦合工藝下的膜通量比單獨(dú)膜分離的膜通量顯著提高，這表明耦合工藝下復(fù)合分離膜具有一定的抗污染性能。在pH值為2.4時(shí)，通過膜分離和光催化工藝耦合對(duì)TOC去除率達(dá)到77.3％，顯著高于相同條件下單獨(dú)膜分離的去除效果(27.5％)。對(duì)大腸桿菌懸浮液的處理效果表明，管式復(fù)合膜在耦合工藝下對(duì)大腸桿菌的去除率約為4個(gè)Log單位，比單獨(dú)膜分離的去除效果提高約1個(gè)Log單位左右。對(duì)染

4、料溶液活性紅141的處理結(jié)果表明，管式膜在耦合工藝下還可以與其他高級(jí)氧化法耦合，當(dāng)體系中加入過氧化氫的濃度超過1.25mM時(shí)，能夠顯著提高耦合工藝系統(tǒng)的處理效率和膜通量。 Ag-TiO2/HAP/Al2O3板式膜功能層為顯著載流子分離能力的Ag-TiO2/HAP復(fù)合多孔膜表層，Ag-TiO2增強(qiáng)了膜面光催化能力，HAP提高了膜對(duì)生物大分子的吸附和有機(jī)大分子的截留；對(duì)腐殖酸(HA)溶液和大腸桿菌懸浮液的處理結(jié)果表明，板式復(fù)合膜耦合

5、工藝相比單獨(dú)膜分離處理效果，分別是其去除效果的3.4倍和提高3個(gè)Log單位，這主要由于Ag-TiO2/HAP復(fù)合系統(tǒng)對(duì)腐殖酸溶液和大腸桿菌懸浮液具有優(yōu)良的光催化降解和殺滅效果。同時(shí)，板式復(fù)合膜對(duì)大腸桿菌也均表現(xiàn)了較好的減緩膜污染的性能。對(duì)腐殖酸溶液處理過程中的膜污染特征和行為分析表明，膜在耦合工藝下的抗污染能力主要由于紫外光催化降解膜表面的污染物，耦合工藝對(duì)比單獨(dú)的膜分離過程，膜污染模式從最初的孔堵塞到濾餅層過濾的轉(zhuǎn)變減緩很多，可以通過