Credito:Xiaoman Liu et al.
La tecnologia a membrana è ampiamente applicata nel trattamento delle acque per la rimozione di particelle sospese, colloidi e inquinanti organici dall'acqua inquinata. In quanto rappresentante tipico della membrana inorganica con vantaggi come elevato flusso e resistenza chimica, la membrana ceramica ha un enorme valore potenziale nel trattamento delle acque superficiali, delle acque reflue urbane e dell'acqua potabile.
Tuttavia, il fouling della membrana è un problema critico per lo sviluppo e la promozione del processo a membrana. Questo problema esiste ampiamente in vari processi a membrana, specialmente durante il processo di filtrazione delle acque reflue guidato dalla pressione. Di conseguenza, anche la membrana ceramica è inevitabilmente limitata dall'incrostazione della membrana. Pertanto, nel processo di trattamento dell'acqua è urgentemente necessaria un'efficace tecnologia di pretrattamento per ridurre l'incrostazione della membrana.
La coagulazione è considerata una delle tecnologie di pretrattamento di maggior successo contro l'incrostazione della membrana grazie al suo basso costo, alle elevate prestazioni e alla capacità di rimuovere le sostanze organiche naturali (NOM). Attualmente, i sali a base di Al e Fe sono i coagulanti più diffusi grazie alle prestazioni di coagulazione superiori e all'efficienza in termini di costi.
Ma le applicazioni dei sali a base di Al e Fe sono limitate rispettivamente dalla tossicità biologica e dalla colorazione degli effluenti. Un processo avanzato, i coagulanti a base di titanio hanno attirato grande attenzione negli ultimi anni a causa dell'innocuità, delle prestazioni eccellenti e del riciclaggio dei fanghi. Dovrebbe essere utilizzato come coagulante di nuova generazione per sostituire i coagulanti a base di Al e Fe per ottenere una purificazione dell'acqua efficiente e sicura.
Basandosi sul caso del coagulante emergente a base di titanio (cloruro di polititanio, PTC), i ricercatori dell'Università di Jinan, dell'Università di tecnologia di Qilu (Accademia delle scienze di Shandong) e dell'Università di Hong Kong hanno valutato le prestazioni di pre-coagulazione del prodotto a base di titanio coagulanti che è stato confrontato con il coagulante convenzionale a base di Al (cloruro di polialluminio, PAC) e ha utilizzato quattro diversi modelli matematici per studiare sinteticamente i meccanismi di incrostazione della successiva filtrazione a flusso incrociato su membrana ceramica. Questo studio è pubblicato online in Frontiers of Environmental Science &Engineering .
In questo studio, il team di ricerca ha scoperto che le prestazioni di filtrazione della membrana ceramica sono migliorate dal coagulante emergente a base di titanio. Il PTC ha mostrato un vantaggio significativo rispetto al PAC, risultando in una rimozione di materia organica superiore di circa il 20%. La successiva filtrazione dell'effluente coagulato con PTC con membrana ceramica ha prodotto un filtrato di qualità migliorata (rimozione di circa il 78,0% di DOC) e un flusso elevato di circa 600 L/(m 2 ·h).
A titolo di riferimento, la filtrazione a membrana in PVDF potrebbe ottenere una rimozione del DOC paragonabile (circa 77,0%), ma con un flusso di filtrazione basso di ca. 60 L/(m 2 ·h) solo. Quattro modelli matematici sono stati coinvolti nella simulazione dei meccanismi di incrostazione delle membrane ceramiche. Nel caso PTC, l'incrostazione della membrana era leggermente più lenta a causa del principale meccanismo di incrostazione della filtrazione della torta, indicato dalla classica simulazione del modello di Hermia, mentre per il PAC, anche la filtrazione standard/filtrazione intermedia (blocco dei pori della membrana) era un'incrostazione chiave meccanismo.
E il modello di filtrazione standard e di filtrazione a torta classico riportato da Visvanathan e Ben aïm non erano idonei per la caratterizzazione del fouling della membrana ceramica senza identificazione di R 2 valori di tutti i diversi casi. È stata necessaria una simulazione segmentata per distinguere la differenza dei meccanismi di fouling tra i casi PTC e PAC utilizzando un modello di Hermia classico lineare.
Questo studio ha studiato le migliori prestazioni di flusso incrociato della membrana ceramica mediante la precoagulazione PTC. È stato riscontrato che la filtrazione a membrana in ceramica ha mostrato prestazioni elevate per il trattamento delle acque superficiali e la precoagulazione PTC potrebbe migliorare in modo significativo le prestazioni di filtrazione a membrana in ceramica e controllare efficacemente l'incrostazione della membrana in ceramica. Questo lavoro non solo fornisce una tecnologia di pretrattamento altamente efficace per migliorare le prestazioni di filtrazione nel trattamento dell'acqua, ma offre anche una via da seguire per lo sviluppo e la valutazione delle tecnologie avanzate di pre-coagulazione contro l'incrostazione della membrana. + Esplora ulteriormente
