氧化铝陶瓷膜分离高浊度水试验研究

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1、氧化铝陶瓷膜分离高浊度水试验研究摘要：本实验研究了氧化铝陶瓷膜处理高浊度水时膜通量衰减变化规律，发现运行初期膜通量衰减很快，后期衰减趋于平缓，总体成线性下降。对0.8μm、0.2μm、50nm三种不同孔径的氧化铝陶瓷膜性能进行了比较，发现50nm氧化铝陶瓷纳滤膜处理高浊度水膜通量明显大于0.8μm和0.2μm氧化铝陶瓷超滤膜，而浊度和污染指数也较两者小。关键词：氧化铝陶瓷膜高浊度水分离Abstract:ThisexperimentstudytheattenuationprinciplesofAl2O3ceramicmem

2、braneflux.Pa、错流流量43LPM（膜面流速3m/L），对分离处理后的清水的浊度、浊度去除率及污染指数FI值进行测定。结果见表1。表1　氧化铝陶瓷超滤膜分离出水水质原水浊度50°100°150°250°500°膜出水水质浊度/NTU污染指数浊度/NTU污染指数浊度/NTU污染指数浊度/NTU污染指数浊度/NTU污染指数0.8μm0.184.50.184.50.194.60.204.60.234.80.2μm0.103.40.123.60.123.60.123.70.133.650nm0．052．90.052.8

3、0.062.90.052.90.083.0　　由表1可知，上述三种不同孔径的膜对不同浊度的原水进行分离，分离处理后的清水浊度都在0.23之下，远远小于国家自来水规定浊度（浊度不大于5度），因此三种不同孔径的膜都适宜作为给水处理设备，但由比较可知50nm的膜处理效果更好。　　试验结果显示分离清水的水质不作为氧化铝陶瓷超滤膜分离浊水性能的衡量指标。2.2膜通量衰减过程及膜孔径选择　　配制原水浊度100°，调节进水压力0.17MPa、膜后流量43LPM（膜面流速3m/L），控制反冲周期为10min，考察孔径为0.8μm、0.2

4、μm、50nm的膜膜通量随时间的衰减变化规律。2.2.1　　0.2μm氧化铝陶瓷膜通量衰减试验及数据分析图2　0.2μm膜通量—时间变化　　从图2中可以知道，整个膜通量的变化可以大致分为两个阶段,前80分钟为第一阶段，之后为第二阶段。　　在第一阶段，膜通量不断衰减，从最初的363.6L/(h·m2)，降为236.4L/(h·m2)。在这一阶段，膜通量的衰减很快，但是反冲可以有效的恢复膜通量，但是随着运行时间的增加，反冲的效果越来越小。这是因为，这一阶段主要的膜污染阻力是在膜表面形成的滤饼层引起的，反冲可以有效地破坏滤饼层

5、的形成；但同时这一阶段也是凝胶层的逐渐形成阶段，所以反冲效果会逐渐降低，直到凝胶层形成后，反冲失去效果，于是开始进入第二阶段。第二阶段，膜通量基本稳定在236.4L/(h·m2)左右，反冲效果不明显。2.2.2　　0.8μm氧化铝陶瓷膜通量衰减试验及数据分析图30.8μm膜通量—时间变化　　从图3可以知道，前20min，膜通量从345L/(h·m2)一直衰减到236L/(h·m2)，之后膜通量基本稳定在236～155L/(h·m2)范围。2.2.3　　50nm氧化铝陶瓷膜通量衰减试验及数据分析图450nm膜通量—时间变化

6、　　从图4可以知道，膜通量随时间一直在降低，在最初的10min内衰减比较显著，从最初的590.9L/(h·m2)降为372.7L/(h·m2)，之后衰减比较平缓，2h后基本稳定在254.5L/(h·m2)。　　试验结果还显示，选用较大膜孔径，膜通量反而较低。这是因为当待分离的粒子的尺寸与膜孔相近时，由于压力作用，清水透过膜时把粒子带向膜面，极易产生堵塞作用，而当膜孔径小于粒子尺寸，由于横切流作用，它们在膜表面很难停留聚集，因而不易堵塞。因而较大的膜孔径因有更高的污染速率，反而使膜通量下降。　　由试验可知，50nm膜膜通量

7、明显大于0.8μm和0.2μm膜，而浊度和污染指数也较两者小，本试验中50nm膜分离高浊度原水优于0.8μm和0.2μm膜。3．结论及建议（1）氧化铝陶瓷膜处理高浊度水过程中，运行初期膜通量随时间衰减很快，之后衰减趋于平缓，整体成线性下降趋势。无机污染对膜通量影响很大。（2）50nm膜分离高浊度原水优于0.8μm和0.2μm膜，50nm膜膜通量明显大于0.8μm和0.2μm膜，而浊度和污染指数也较两者小。（3）周期性反冲洗是减缓膜污染的有效方式，但这种方法不能完全清除膜污染，膜通量衰减到一定程度，需要进行化学清洗。（4）

8、合理选择工作压力、膜面流速和反冲时间很重要。具体应用中，应综合考虑成本与效用，根据膜及原水性质的区别，通过实验选择。（5）目前，对氧化铝陶瓷膜处理高浊度水的分离机理及膜污染机理还只是初步的认识，仍需进一步研究。本文粗略探讨了0.8μm、0.2μm、50nm三种不同孔径的氧化铝陶瓷膜处理高浊度水时通量随时间的衰减变化规