用于饮用水净化的梯度陶瓷膜

在中国城市，由于输水管道的腐蚀，特别是大多数高层住宅居民从水库中饮用水，自来水的二次污染相当严重，自来水中的细菌和固体含量指标超过了国家饮用水。 。标准，更不用说用作原水了。在广阔的乡村中，许多人仍然喝未经处理的水。膜分离技术是饮用水净化和工业纯水制备过程中的一种先进便捷的分离方法。技术，特别是无机陶瓷膜具有更多的优点，如良好的耐腐蚀性，耐高温性，无污染，易清洁，寿命长等。因此，近年来，无机陶瓷膜在饮用水中的应用研究越来越受到重视。陶瓷滤芯用于饮用水净化的国际用途包括英国的Fairey工业陶瓷有限公司，瑞士的Katadyn和韩国的Ko2ea陶瓷有限公司。其中，Fairey（道尔顿）是国内最著名的净水器制造商。它有超过150年的生产历史。目前，世界上一些学者致力于梯度陶瓷膜的研究。 Darcovich等。通过沉淀和分离浆料制备直径为45毫米，厚度为3.3毫米的α-氧化铝。工作表样本。 Nijmeijer等。使用离心法制备了长度为13 cm，直径为16 mm的α-氧化铝陶瓷膜管，但是由于使用的粉末是特定规格，因此所制造的管不会完全发生梯度变化。黄晓荣等。所使用的不对称氧化铝膜管的一步成型是通过熔模离心法制备的，其孔径分布沿径向梯度。本文使用硅藻土梯度陶瓷膜，并作为饮用水陶瓷膜净化装置安装，以净化生活自来水。 .1实验部分使用广州的自来水作为原水进行净化，并使用顺德泉之源实业有限公司生产的硅藻土梯度陶瓷膜滤芯组装水净化装置。它是标准的10英寸滤芯，有效长度为225mm，外径为54mm，壁厚为7mm，内径为40mm，平均孔径为0.15μm，内表面有控制层，有效过滤面积010283m2，孔隙率68％。测量方法是将堵塞的过滤器滤芯取出，并用少量水在流水下冲洗，同时用干净的布擦拭过滤器的表面。污染物滤饼与堵塞的陶瓷膜一起沉积在表层上。将孔刷在一起以露出新的陶瓷膜管的表面，清洗后，更换滤芯，并恢复水流量。净化前后水中细菌含量，水中杂质含量的变化以及分离性能，无机膜的使用寿命，膜污染和清洁性能的变化。通量由每单位时间每单位膜面积的液体体积表示。运行条件：室温温度20-30°C，水压0.1-0.38MPa，运行600小时，清洗100次，共净化原水51125m3。每个刷子一次净化512升。清洁100次后，滤芯的直径将变为48mm，壁厚将减小3mm。在0.1MPa的水压下，刷牙后的初始通量为1.58〜2.5m3 /（m2·h）。图1是陶瓷膜水净化过程的示意图。 2结果与讨论2.1硅藻土梯度陶瓷膜的微观结构硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩。它具有无数的孔隙，孔隙率高达80％至90％。它是一种很好的工业过滤器。由于其特殊的结构，它被广泛用于轻工业，化学工业，建材，石油，医药和卫生部门。在食品工业中用作过滤材料。本文所用的梯度陶瓷膜在1200℃下通过硅藻土。通过高温烧结制成的r元件不仅是在硅藻土颗粒之间形成的通道，而且在硅藻土颗粒内部的微孔将与硅藻土颗粒之间的通道合并，从而形成巨大的过滤元件的多孔网络。因此，过滤器元件具有高孔隙率，这确保了净化期间大的水流量。图2是陶瓷膜过滤器元件的内表面的SEM照片。从图2可以看出，陶瓷膜过滤器元件控制层具有均匀的膜孔。 .2.2纯净水质由于该陶瓷膜的控制层的孔径仅为0128μm，平均孔径为0.15μm，几乎所有细菌和微生物都无法进入孔内，并且膜管的内壁与之接触净化水也是无菌的。 ，不要细菌在分离介质上繁殖的问题可以有效地防止纯净水的再次污染。表1是通过梯度陶瓷膜纯化的纯净水和原水之间的水质比较。通过该梯度陶瓷膜进行净化的净化水细菌去除率为100％，净化水中不包含铁锈，微生物等杂质，且未检测出大于50nm的粒子。表2显示了中国预防医学科学院环境卫生监测所的梯度陶瓷膜过滤器去除的总大肠菌群。结果表明，在五个加标实验中，硅藻土梯度陶瓷膜对大肠菌群的去除率为100％。从表2到表4测试了两个梯度陶瓷膜。过滤元件是表中的样品1和样品2。表3显示了由中国预防医学科学院环境卫生监测所提供的梯度陶瓷膜滤芯的浊度去除率。结果表明，硅藻土梯度陶瓷膜正在生产中。在30立方米的净化过程中，加标原水的浊度去除率大于96％。该国对一般水质处理商要求的浊度去除率为80％。表4显示了中国预防医学科学院环境卫生监测研究所的梯度陶瓷膜滤池中砷，铅和其他有害物质的检测结果以及去除残留氯的效果。结果表明，梯度陶瓷膜具有去除水中砷，铅和其他有害物质的显着效果，并且具有去除残留氯的显着效果。 2.3水压对通量的影响图3是水通量随初始水压增加而变化的曲线。在0.05MPa水压下，膜通量为1.31m3 /（m2·h）。随着水压的升高，通量It逐渐增大，在0.30MPa水压下膜通量达到6.59m3 /（m2·h）。从图3可以看出，水压和通量基本上是线性的，水压越大，通量就越大。 .2.4机械清洁对膜通量的影响由于原水中含有细菌，微生物，铁锈和灰尘等颗粒，因此在膜分离和纯化过程中，这些截留的不同大小的颗粒将沉积在膜上。表面或膜孔堵塞了膜孔，这增加了对水流的阻力，降低了过滤速度，并降低了通量。提纯时需要穿过孔径较大的外层，虽然梯度陶瓷膜的外表面是硅藻土颗粒，但平均孔径仍然很小，其中大多数细菌，微生物和铁锈原水灰尘等颗粒被外表面层捕获并沉积在外表面层的表面上，形成滤饼并堵塞孔，因此该梯度陶瓷膜管的通量随使用时间的增加而降低在分离过程中。梯度陶瓷膜的一个特点是一种简单的机械洗涤方法，可以轻松地将沉积在膜管外表面的污染物滤饼与表面的硅藻土膜层一起刷掉，从而露出新的表面，因此恢复。它是陶瓷膜过滤器通量随时间的变化曲线。为了清楚地了解通量随时间的变化规律，开始净化25m3，净化50m3后，对其进行清洁并测试24h。此时的水压为0.1MPa。从图4可以看出，随着纯化时间的增加，通量减少，尤其是在最初的6小时内。下降更为明显。随着纯净自来水量的增加，清洗后其开始量也将减少。但是，随着时间的增加，下降趋势会减慢。经过24小时的净化，助焊剂已经非常接近。在纯化过程中，每6小时清洁一次梯度陶瓷膜。图5显示了它们在每次刷洗之后的初始状态。助焊剂曲线（水压0.1MPa），从图5可以看出，在陶瓷膜的前几个刷子之后测得的通量变化很大。经过一定数量的刷涂后，梯度陶瓷膜刷涂后的通量变化比较平缓，其值稳定在1.7。 m3 /（m2·h），与开始时的通量相比。经过前几次擦洗后，由于自来水中所含的细菌，微生物和铁锈，所测得的通量变化很大。除了沉积在膜表面之外，一些颗粒（例如灰尘和灰尘）已进入膜管，堵塞了硅藻土颗粒之间的较大孔，而机械刷洗只能去除沉积在膜外表面的微生物和悬浮颗粒。膜。管内的孔无法清洁。经过一定的过滤后，梯度陶瓷膜管中的大孔基本上被堵塞了，随着梯度陶瓷膜的孔从外向内逐渐变化，最小的膜孔是内表面层，即内表面层是控制层。进入梯度陶瓷膜外部的微生物和悬浮颗粒随后变成堵塞大孔的颗粒。内膜。此时，原水中所含的细菌，微生物，铁锈，灰尘等颗粒基本上被捕获并沉积在陶瓷膜管的表面上形成滤饼，但不能进入膜的孔并阻塞孔，所以膜污染主要是膜表面的污染，有效地控制了孔的堵塞，使膜易于清洗。使用市售的清洁布，可以通过简单的机械洗涤方法轻松去除沉积在膜管外表面的污染物。与表面上的一层硅藻土薄膜一起刷掉滤饼，以露出新的表面。可以用水冲洗掉而无需反冲洗。每次清洁后，有必要刷掉约30μm。清洗100次后，梯度陶瓷膜管的厚度减小了3mm。此时，已经过滤了50立方米的自来水。 3结论1）梯度陶瓷膜是一种安全有效的饮用水净化设备。孔径为0.15μm的梯度陶瓷膜