MBR中膜污染控制—膜材料改性


 

对于膜本身,影响膜污染的因素也有很多,比如膜的材质、膜表面的粗糙度、膜孔径的大小、膜的亲疏水性、膜表面的电位等都会对膜过滤过程中的污染速率产生影响。通过对膜材料进行改性,可以改变膜面的亲疏水性、电荷性、孔隙率等性质,从而能够控制污染物在膜面的吸附与积累、提高膜的过滤性能和抗污染性能。因此,膜改性是MBR中膜污染控制的重要方法之一。不同材质的膜改性方法不同,一般采用在膜材料中嫁接亲水性基团或在膜表面涂覆一层表面活性剂等来改善有机膜的抗污染性。无机膜则可以通过改变膜表面的电荷性来得到抗污染性良好的膜。目前对于膜表面改性,主要有基体改性和表面改性。基体改性主要通过共混制模和共聚改性来得到抗污染性良好的膜。表面改性主要通过等离子体处理、化学修饰改性、表面涂覆、辐照改性、表面仿生改性等方法把极性有机功能基团引入到膜表面以增加亲水性。等离子体处理能够选择性地改变膜的表面性质和生物相容性而不影响膜的

本体性能从而可以在膜表面生成亲水的功能基团。Yu等采用NH302等气体等离子体对聚丙烯多孔膜进行处理。将处理过的膜安装到膜生物反应器中,研究发现该膜的过滤性能和通量恢复能力都有很大的改善。当对PVDF膜表面用低温等离子体接枝技术进行亲水性改性时可以在一定条件下提高膜通量。表面接枝技术可对膜进行永久性的改性。Rahimpour A等研究发现,紫外光辐照接枝改性过的PVDF膜,能够明显提高膜通量、膜亲水性等从而提高膜的抗污染性能。将聚合丙烯酰胺接合到聚丙烯多孔滤膜上,研究发现当接枝程度增加时,膜的亲水性相应的也增加,相应的也提高了膜的抗污染性。表面涂覆同样可以改变膜的表面性质。将某些化学胶体、聚合物等涂覆到PVDF膜的表面,能够使膜表面的亲水性、电荷性和表面粗糙度等发生改变,提高了膜的抗污染性,从而可以延长PVDF膜的使用寿命。赵茜等研究发现,将两亲性高分子聚合物分别作为表面活性剂、表面涂层和与原膜材料进行共混,均可以使膜的过滤性能得到很大改善。采用过滤涂膜的方法将氢氧化铁FFe(OH)3]胶体涂覆在在PVDF膜表面进行膜的表面改性,从而使得改性过的膜过滤性能和大分子物质截留率得以提高,从而提高了膜的抗污染性。然而,通过表面涂覆获得改性膜,在MBR的曝气等条件下,涂覆层表现的极不稳定。为了克服这一缺点,许多研究者制备了基于Ti02和高分子共混的自组装过程的改性膜,研究表明这类膜表面亲水性强,因而膜污染较轻。此外,添加生物活性物质制成的改性膜,在MBR运行过程中,可以促进料液中的微生物与有机污染物的接触和反应。Qin等比较了涂加生物活性剂的复合膜(RSMBR)与单纯复合膜(CSMBR)的性质,实验结果表明,添加生物活性剂的复合膜的过滤性能是单纯复合膜的10倍,在较短HRT下改性过的复合膜对污水中油污的去除率达到了90%。