光催化复合微滤膜技术的地表水处理应用性能研究.pdfVIP

2010年5月 2010年膜法市政水处理技术研讨会 ·149· 光催化复合微滤膜技术的地表水处理应用性能研究 马。宁，廖日红，刘 操，申颖洁，黄赘芳，战 楠 (北京市水利科学研究所水环境研究中心，北京100048) 摘要：光催化膜分离耦合技术是具有很强应用前景的一种水处理新方法．采用两步溶胶一 膜不对称结构主要由Ag-Ti02光催化复合层和HAP多孔吸附层组成，光电压谱图(SPV)分 析表明，质量分数1％Ag使该复合膜具有增强的光催化特性．分别对两种地表水目标物(腐 殖酸和大肠杆菌)溶液和实际地表水处理评价复合微滤膜的水处理性能，结果显示，复合膜在 光催化与膜分离耦合工艺下，对腐殖酸的去除效果达88．3％；对大肠杆菌的去除效果达约6 个Log单位；与单独膜分离工艺相比，耦合工艺下的去除效果和膜通量均显著提高．在对水源 水处理中，耦合工艺进一步表现出催化降解、膜分离、灭菌消毒与自洁净的多功能一体化水处 理特性． 关键词：微滤；光催化；腐殖酸；大肠杆菌；地表水处理 随着膜分离技术的发展，微滤(MF)和超滤灰石负载Ag／AgBr／Ti02等，对水中有机污染物和 (UF)技术在地表水处理工艺中得到越来越广泛的致病微生物的降解和杀灭效果十分显著，具有重要 应用．然而，目前的MF和UF系统只具有分离的单的市场应用价值． 一功能，对水中天然有机质(NOMs)、持久性有机污 在水污染控制领域，Ti0。光催化技术主要通过 染物(POPs)、内分泌干扰物(EDCs)和致病微生物两种方式应用：悬浮型泥浆反应器和负载型光催化 反应器[8]．悬浮型泥浆反应器因催化剂回收难、光源 的去除效果有限0,2]．NOMs不仅是消毒副产物 穿透深度等问题而难以规模化应用；负载型光催化 (DBPs)的前驱体，还是造成膜污染的主要原因； POPs和EDCs因分子尺寸太小而不能通过MF和反应器却由于光催化效率较低而难以实际推广．近 UF系统有效去除；致病微生物通过过滤去除容易 年来，研究发现将Ti02光催化和膜分离技术以 造成细菌在截留侧大量滋生繁殖，从而导致膜污染 Ti02光催化分离膜的方式进行耦合不仅能够分别 和生态健康风险． 解决光催化和膜分离技术的自身难题，而且具有显 作为一种新型绿色水污染控制技术，Ti02光催著的优点[9--11]：(1)实现同时发生光催化与膜分离 化技术能够有效降解或灭活水中几乎全部有机污染 的耦合；(2)光催化剂无需回收；(3)光催化膜具有一 物和致病微生物[3“]．相关研究表明，金属／Ti02复定的自洁净能力．然而，目前的研究仍缺乏该工艺对 合光催化剂可以促进光生电子一空穴分离，显著提 地表水中有机物污染物和致病微生物去除效果，及 高Ti02光催化活性，从而提高对水中有机污染物和对实际水源水处理性能的研究考察． 致病微生物的去除效率[51．由于Ag元素独特的物 化性质和经济性，现已开发出高效光催化活性的Ag 滤膜，实现HAP负载Ag-Ti02的光催化体系与微 滤技术耦合，考察耦合工艺下对水中有机污染物和 基复合光催化剂及其制备方法[6·7|，如Ag．Ti02、 致病微生物去除效率，并初步评价该一体化技术对 AgBr／Ti02、羟基磷灰石(HAP)负载Ag-Ti02和磷 收稿日期：2010一03—30 基金项目：国家水专项(2009z)(07209--004)；北京市科委项目(KY一2008～04) 膜科学与拄$ 实际承源承的击除效果研究采用腐植酸和大肠杆 tek)观察膜表面形貌并分析膜面元素组成：使用透 菌分别作为有机荇染物和致府微生物的目标物 射电子显微镜(TEM．美国FEI，TecnaiG。20)进