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TiO_2光催化杂化超滤膜对水中嗅味物质及腐殖酸去除的研究

刘芭  
【摘要】:水体中的异嗅味不仅影响居民饮用水的品质,严重的情况下还会影响人类身体健康。由水源水质的恶化所导致我国饮用水嗅味事件时有发生,直接影响了当地居民的日常生活,同时引起了社会各界的关注。 天然有机物(NOM)是多种消毒副产物的前驱物,并且在膜过滤中会引起较为严重的膜污染现象,而腐殖酸(HA)是天然有机物的最主要组成部分。超滤(UF)利用物理筛分机理能有效去除水中的悬浮颗粒、微生物、细菌病毒、胶体杂质和一定量的可溶性有机物,是替代传统饮用水处理技术的理想选择。然而,由于超滤膜的截留分子量较大,导致它不能有效地去除水中的腐殖酸。同时,膜污染问题也是制约其广泛应用的另一个原因。 本研究中采用相转化法,将聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙二醇(PEG)/氯化锂(LiCl)和二氧化钛(TiO_2)共混制得TiO_2光催化杂化超滤膜并对其进行扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM)和X射线能谱仪(EDS)的表征。比较了有无光照条件下,PVDF-PEG(P-P)和PVDF-PEG-TiO_2(P-P-T)膜在超滤过程中对嗅味物质(TO)的去除和膜污染情况,并考察了溶液pH值对嗅味物质的去除影响情况。比较了有无光照条件下,PVDF-PEG(P-P)、PVDF-PEG-TiO_2(P-P-T)、PVDF-LiCl(P-L)和PVDF-LiCl-TiO_2(P-L-T)在超滤过程中对腐殖酸的去除和膜污染情况,并考察了不同紫外光照强度以及不同初始浓度的腐殖酸浓度对腐殖酸去除影响情况。 得出的主要结果如下: 通过相转化法,共混PVDF, PEG/LiCl和TiO_2,制备出了亲水性较好、分离效率较高,抗污染性能良好的TiO_2光催化杂化超滤膜。 UV光照能有效减缓TiO_2光催化杂化超滤膜的膜污染。在有/无紫外光照条件下,P-P膜和P-P-T膜对嗅味物质的去除情况各不相同,去除机理较为复杂,可能包括吸附、光降解以及光催化降解作用。 pH值的大小能够显著影响TiO_2光催化杂化超滤膜光催化降解嗅味物质。pH值越小,光催化降解效果越明显,膜通量衰减率也越小。当pH为3.5时,能更有利于二甲基三硫醚(DMTS)、二异基冰片(2-MIB)、土臭素(GSM)和β-紫罗兰酮(β-ionone)物质的去除,但对β-环柠檬醛(β-cyclotral)的去除率有所减少。 TiO_2光催化杂化超滤膜能提高对水中腐殖酸的去除,并同时降低膜污染。 不同紫外光照强度对TiO_2光催化杂化超滤膜的膜污染情况影响不同。对腐殖酸去除的研究表明,较高的光照强度,能更有效地减少腐殖酸超滤过程中膜通量的衰减。 紫外光照对不同腐殖酸初始浓度溶液超滤过程中的膜通量衰减影响不同。研究表明,在本实验超滤的时间内,光催化能更有效地减少腐殖酸超滤初始浓度较低的腐殖酸溶液过程中的膜通量衰减。


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