La tecnología de membranas se aplica ampliamente en el tratamiento del agua para eliminar partículas suspendidas, coloides y contaminantes orgánicos del agua contaminada. Como representante típico de la membrana inorgánica con ventajas como alto flujo y resistencia química, la membrana cerámica tiene un enorme valor potencial en el tratamiento de aguas superficiales, aguas residuales municipales y agua potable.

Sin embargo, el ensuciamiento de la membrana es un problema crítico para el desarrollo y la promoción del proceso de membrana. Este problema existe ampliamente en varios procesos de membrana, especialmente durante el proceso de filtración de aguas residuales impulsado por presión. Como resultado, la membrana cerámica también está inevitablemente restringida por el ensuciamiento de la membrana. Por lo tanto, se necesita urgentemente una tecnología de pretratamiento eficaz para reducir el ensuciamiento de la membrana en el proceso de tratamiento de agua.

La coagulación se considera una de las tecnologías de pretratamiento más exitosas contra el ensuciamiento de la membrana debido a su bajo costo, alto rendimiento y capacidad para eliminar las materias orgánicas naturales (NOM). En la actualidad, las sales a base de Al y Fe son los coagulantes más difundidos debido a su rendimiento de coagulación superior y rentabilidad.

Pero las aplicaciones de las sales a base de Al y Fe están limitadas por la toxicidad biológica y la coloración de los efluentes, respectivamente. Un proceso avanzado, los coagulantes a base de titanio han atraído una gran atención en los últimos años debido a su inocuidad, excelente rendimiento y reciclaje de lodos. Se espera que se utilice como coagulante de nueva generación para reemplazar los coagulantes a base de Al y Fe para lograr una purificación de agua eficiente y segura.

Basándose en el caso del coagulante emergente a base de titanio (cloruro de polititanio, PTC), los investigadores de la Universidad de Jinan, la Universidad Tecnológica de Qilu (Academia de Ciencias de Shandong) y la Universidad de Hong Kong evaluaron el rendimiento de precoagulación de los coagulantes a base de titanio. coagulantes que se comparó con el coagulante convencional a base de Al (cloruro de polialuminio, PAC), y utilizó cuatro modelos matemáticos variados para investigar sintéticamente los mecanismos de ensuciamiento de la siguiente filtración de flujo cruzado con membrana cerámica. Este estudio está publicado en línea en Frontiers of Environmental Science &Engineering .

En este estudio, el equipo de investigación encontró que el rendimiento de filtración de la membrana cerámica mejoró con el coagulante emergente a base de titanio. El PTC mostró una ventaja significativa sobre el PAC, lo que resultó en una eliminación de materia orgánica un 20 % mayor. La filtración de seguimiento del efluente coagulado con PTC con membrana cerámica produjo un filtrado de calidad mejorada (alrededor del 78,0 % de eliminación de DOC) y un alto flujo de alrededor de 600 L/(m ² ·h).

Como referencia, la filtración por membrana de PVDF podría obtener una eliminación de DOC comparable (alrededor del 77,0 %), pero con un bajo flujo de filtración de aprox. 60 L/(m ² ·h) únicamente. Cuatro modelos matemáticos participaron en la simulación de los mecanismos de ensuciamiento de las membranas cerámicas. En el caso de PTC, el ensuciamiento de la membrana fue ligeramente más lento debido al principal mecanismo de ensuciamiento de la filtración de la torta, que fue indicado por la simulación del modelo clásico de Hermia, mientras que para PAC, la filtración estándar/filtración intermedia (bloqueo de los poros de la membrana) también fue un ensuciamiento clave. mecanismo.

Y el modelo de filtración de ley estándar y filtración de torta clásica informado por Visvanathan y Ben aïm no eran adecuados para la caracterización de incrustaciones de la membrana cerámica sin identificación de R ² valores de todos los casos diferentes. Se requirió una simulación segmentada para distinguir la diferencia de los mecanismos de ensuciamiento entre los casos de PTC y PAC utilizando un modelo clásico lineal de Hermia.

Este estudio investigó el rendimiento de flujo cruzado mejorado de la membrana cerámica mediante la precoagulación con PTC. Se descubrió que la filtración con membrana cerámica mostró un alto rendimiento para el tratamiento de aguas superficiales y que la precoagulación con PTC podría mejorar significativamente el rendimiento de la filtración con membrana cerámica y controlar eficazmente el ensuciamiento de la membrana cerámica. Este trabajo no solo proporciona una tecnología de pretratamiento de alta eficacia para mejorar el rendimiento de la filtración en el tratamiento del agua, sino que también ofrece un camino a seguir para el desarrollo y la evaluación de tecnologías avanzadas de precoagulación contra el ensuciamiento de la membrana. + Explora más

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