脉冲电絮凝-膜分离反应器的膜污染控制机制

作     者：李发祥 朱宗强 孙境求 胡承志 LI Faxiang;ZHU Zongqiang;SUN Jingqiu;HU Chengzhi

作者机构：桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室桂林541004 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 苏州科技大学江苏水处理技术与材料协同创新中心苏州215009 苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 

出 版 物：《环境工程学报》 (Chinese Journal of Environmental Engineering)

年 卷 期：2024年第18卷第3期

页      面：808-816页

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52125003、51820105011) 长江生态环境保护修复联合研究第二期(2022-LHYJ-02-0303) 

主　　题：腐殖酸 电絮凝 膜分离 滤饼层 

摘      要：为了改进直流电絮凝膜分离反应器(electrocoagulation-membrane cathode reactor,ECMCR)在实际应用中存在极板钝化、能耗高等不足,本研究开发了脉冲电絮凝膜分离反应器(pulsed electrocoagulation-membrane cathode reactor,PECMCR),并分析了其中的膜污染控制机制。研究发现ECMCR对腐殖酸(humic acid,HA)的去除率最高可达85.23%,相比之下相同产铝量和能耗下脉冲电絮凝膜分离反应器对HA的最佳去除效率可达到90%以上,且跨膜压差分别降低了36%和20%。PECMCR相较于ECMCR具有更好的HA去除效果和膜污染缓解效果,这可能是因为在脉冲电场的作用下,金属阳离子在溶液中加速扩散,减少或消除了金属阳极的钝化现象,从而有效提高HA的去除效率。而且HA与膜阴极之间的静电斥力降低了HA污染物在膜上的粘附,有助于进一步缓解膜污染。另外,脉冲电絮凝可以缓解电极钝化,有助于进一步节省能耗。此研究结果为PECMCR应用于水处理过程中膜污染控制提供了新的解决方案。