污水处理添一利器：新兴钛基混凝剂可控制陶瓷膜的污染

然而，膜污染是膜工艺发展和推广的关键问题。这个问题广泛存在于各种膜工艺中，特别是在废水过滤的压力驱动过程中。因此，陶瓷膜也不可避免地受到膜污染的限制。因此，在水处理过程中迫切需要一种有效的减少膜污染的预处理技术。

混凝法因其低成本、高性能和去除天然有机物（NOM）的能力而被认为是最成功的膜污染预处理技术之一。目前，基于铝和铁的盐是最普遍的混凝剂，因为它具有优异的混凝性能和成本效益。

但铝基和铁基盐的应用分别受到生物毒性和废水着色的限制。钛基混凝剂是一种先进的工艺，近年来因其无毒、性能优异和污泥回收利用等优点而受到广泛关注。有望作为新一代混凝剂替代铝基、铁基混凝剂，实现高效安全的水质净化。

济南大学、齐鲁工业大学（山东省科学院）和香港大学的研究人员以新兴钛基混凝剂（聚氯化钛，PTC）为例，对钛基混凝剂的预混凝性能进行了评估。将混凝剂与传统的铝基混凝剂（聚合氯化铝，PAC）进行比较，并使用四种不同的数学模型综合研究以下陶瓷膜错流过滤的污染机理。这项研究在线发表在环境科学与工程前沿。

图片来源：刘晓曼等

在这项研究中，研究小组发现新兴的钛基混凝剂增强了陶瓷膜的过滤性能。

与 PAC 相比，PTC 具有显着优势，可去除约 20% 的有机物。用陶瓷膜对 PTC 凝结的流出物进行后续过滤，产生的滤液质量得到改善（DOC 去除率约为 78.0%），通量约为 600 L/(m² ·h)。

作为参考，PVDF 膜过滤可以获得相当的 DOC 去除率（约 77.0%），但过滤通量较低，仅为60 L/(m² ·h)。

四个数学模型用于模拟陶瓷膜的污染机制。在 PTC 案例中，由于经典 Hermia 模型模拟表明的滤饼主要污染机制，膜污染稍慢，而对于 PAC，标准过滤/中间过滤（膜孔阻塞）也是关键污染机制。

并且 Visvanathan 和 Ben aïm 报告的标准法过滤和经典滤饼过滤模型不适用于陶瓷膜的污染表征，没有识别所有不同情况的R2值。需要进行分段模拟，以使用线性经典 Hermia 模型区分 PTC 和 PAC 案例之间的结垢机制差异。

本研究研究了PTC预凝聚增强陶瓷膜的错流性能。结果表明，陶瓷膜过滤对地表水处理表现出较高的性能，PTC预混凝可显着提高陶瓷膜的过滤性能，有效控制陶瓷膜污染。

该工作不仅为提高水处理过滤性能提供了一种高效的预处理技术，而且为先进的预混凝技术对抗膜污染的开发和评估提供了前进的方向。