微電場、導電膜EMBR水污染及膜污染控制化學基礎

《微電場、導電膜EMBR水污染及膜污染控制化學基礎》是依託大連理工大學,由柳麗芬擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：微電場、導電膜EMBR水污染及膜污染控制化學基礎
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：柳麗芬

項目摘要

膜生物反應器是應對水源短缺和水質污染的關鍵技術。其套用瓶頸是膜污染、對工業廢水適應性差、效率低。已證明摻雜聚吡咯親水導電複合膜可減緩MBR膜污染；導電分離膜直接做陰極，以鋁、鐵或不鏽鋼做陽極，施加較低電場構成EMBR-帶電膜生物反應器，可高效控制膜污染和水污染。電場電泳作用抑制負電性生物污染物的吸附沉積而減緩膜污染；導電膜上加負電場提高膜污染控制效果，並縮短電極距離、簡化電場與膜反應器設定而降低能耗。研究EMBR及其摻雜聚吡咯膜陰極電催化氧還原及電致抑菌殺菌作用、減緩膜污染性能及電場強度、溶解氧、導電聚合物摻雜劑的影響。研究不同電極電勢、電絮凝、電催化條件對污泥絮體大小和水處理性能的影響：如硝化、反硝化、去除毒性離子或難降解毒性有機污染物性能及化學機制。研究EMBR低電壓微電場與微生物協同作用；耦合微生物、電催化、電絮凝的帶電導電膜EMBR膜污染控制化學研究對實現高效水污染控制有重要意義。

結題摘要

一、導電膜及膜污染控制化學 1.1對無紡布或碳纖維/不鏽鋼進行導電聚合物改性及複合納米碳（納米碳纖維, 石墨烯, 碳納米管）, 得到導電膜,施加微電場提高過濾性能和抗污染性能。將催化劑與PVDF有機聚合物在導電基底上刮膜得到催化導電膜，催化劑納米粒子有擴孔作用而提高膜通量。1.2碳纖維布上聚合吡咯後施加負電場，提高還原高價鉻和吸附重金屬離子能力。而施加正電場加快再生脫附速率。不鏽鋼上電聚合吡咯/負載MnO2也能提高過濾截留性能。用HI還原含石墨烯的複合膜,在電場下的分離過濾抗污染性能均得到提升。分離腐殖酸及聚丙烯醯胺的性能得到顯著提升.二、耦合MFC產電膜反應器MBR水污染控制化學 2.1 研究了平板膜MBR反應器中膜組件及流場結構 和電場施加方式(膜中放置導電銅線施加電場)，證實微電場/負電場對膜污染物的排斥作用，微電場延長運行周期，抗污染和提高出水水質。導電膜上直接施加負電場節省了電極費用，利用鐵做陽極省去外加電源，也為陰極膜提供了提高膜抗污染性能的電場；其自身腐蝕產生的絮凝作用，增大了污泥顆粒直徑，降低胞外聚合物，提高通量，延長過濾運行周期，提高出水水質（磷的去除率）。電場提高污泥活性。2.2．以導電濾膜為陰極耦合微生物燃料電池及MBR，實現了廢水處理和產電，以產電形式回收能量並有效減緩膜污染。膜上導電聚合物摻雜蒽醌類/石墨烯後， 可催化氧還原 /電芬頓反應， 提高微生物燃料電池的產電性能和陰極降解污染物的性能。實驗測試和對比了上述不同陽極/陰極材料及耦合反應系統的產電性能和水處理性能。得到了多種反應器結構和組件。為可持續高效節能廢水處理提供了新的材料和工藝。2.3中間陽極兩側陰極的三隔室MFC/MBR系統，用鐵陽極複合生物陽極，發現三氯生提高了產電性能。利用聚苯胺改性濾布製作導電膜組件可做陽極或陰極，在間隔開的陰、陽極室MFC/MBR 中，從陽極進水厭氧產電菌代謝降解，好氧陰極室膜過濾出水，穩定運行同時產電。利用不鏽鋼或石墨烯導電聚合物改性陰極，耦合生物活性碳顆粒陽極,外環陰極室構成反應器，實現了廢水發電和膜出水。