Page 249 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 杜明辉等：O -PAC-陶瓷膜耦合技术处理苯酚废水性能研究 · 245 ·
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时间内保持较高水平。这说明当转速大于 500 塞。此外，在试验中未观察 到 n 存在明显的转化的
r/mi 时，过滤所形成 的 PA 滤饼能够被有效清除， 过渡过程，说明在陶瓷膜过 滤 PA 时，未发生诸如
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膜表面流速越快，膜污染的缓解越明显。但是，当过 标准堵塞所描述的碳粉进入膜孔径内的现象。
滤液体超 过 100 mL时，无论施加何种转速，J/J 始终 由 图 8（b）可见，在施加磁力搅拌后，ln(dt/dV 与
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)
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会出现明显降低，原因是此时剩余废水中 的 PA 浓 ln(d t/dV ) 呈对数曲线形状，将对数关系求导后得到
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度远高于试验开始时 的 PA 投加量，滤饼层的形成 n 为−0.05～2.5，且整体呈下降趋势，但这并不意味着
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速度加快，与膜污染的清除速度形成了一种平衡。 出现了完全堵塞和滤饼堵塞以外的膜污染机制。在
由此可知，在陶瓷膜分 离 PA 的过程中，增加膜表 施加搅拌的过程中，陶瓷膜表面存在膜污染的复杂
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面流速能有效缓解膜污染，但是与此同时应保证过 转化过程，这个过程可以描述 为 PA 滤饼不断地由
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滤后的浓水及时外排或稀释以保证膜通量。 完全堵塞向滤饼堵塞转化，而滤饼又被破坏，进而转

化为完全堵塞，当过滤到达一定阶段，表面搅拌已经
不能影响滤饼层的形成，这 时 n 进一步下降。
2.3 O -PAC-陶瓷膜体系的稳定性
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考虑到在相对较短的试验时间内对体系的稳定
性无法得到较为可靠的判断，使用同一 批 PA 和陶
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瓷膜片连续试验 6 次，结果如图 9 所示。在 O -
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PA 氧化污染物的过程中，同时投 加 O 和 3 PA 时，
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CO 去除率 在 6 次试验后依然维持 在 95 % 以上，高
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于单独投 加 O ；当只投 加 PA 对模拟废水进行吸附
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图 7 搅拌速度对膜比通量的影响 去除时，试 验 4 次以 后 PA 吸附达到饱和，无法继
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Fig.7 Effect of stirring speed on membrane flux
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续去除污染物。而整体上看， 在 PA 吸附达到饱和
采用恒压条件下 的 Hermans-Brede 一般判断方 后，O -PA 的试验中 的 CO D 去除率依然维持在较
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程分别对磁力搅拌 为 0 和 1 500 r/mi 时 的 V 与 t 的 高水平，可以认 为 O -PA 中 CO 的去除并不是吸
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数据进行分析以判断膜污染机制，结果如 图 8 所 附去除。这表 明 O 可以利 用 PA 表面的结合位点
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示。由 图 8（a）可见，当过滤过程中未施加磁力搅拌 有效氧化有机物，恢 复 PA 的吸附能力，从而继续
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时，ln(dt/dV 与 ) ln(d t/dV ) 十分明显地呈现 了 2 种线 吸附液相中的有机物，并以此方式循环下去，具有较
性关系，ln（dt/dV） 为 12.074～12.66 时，判断系数（n） 高稳定性。另一方面，从陶瓷膜过滤阻力上来看，
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为 1.991，根 据 Hermans-Brede 的膜堵塞理论，此时 R 和 t R 均出现了缓慢增加的现象，这说明在连续运
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膜污染主要 是 PA 引起的完全堵塞，PA 在过滤过 行过程中，PA 有逐渐向陶瓷膜孔内部移动造成不
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程中被膜拦截，均匀地平铺于膜表面， 在 ln(dt/dV) 可逆污染的风险。
达到 12.67 后，PA C 对膜表面的覆盖作用加强， 连续试验前后 的 PA 样品和陶瓷膜片的扫描
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ln(dt/dV 与 ) ln(d t/dV ) 的线性关系发生改变， 由 n 1.991 电镜图像如 图 1 所示。由 图 1 可见，PA 和陶瓷
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迅速降 为 0.087，此时膜污染由完全堵塞转为滤饼堵 膜片在试验前后的形貌均呈现出较大的差异。试验

图 8 基 于 Hermans-Brede 的膜堵塞理论分析
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Fig.8 Theoretical analysis of membrane clogging based on Hermans-Bredee