導(dǎo)電膜加電場減緩膜污染及電催化作用研究.pdf

1、膜的生物污染一直是制約膜分離技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的重要因素，加電場膜生物反應(yīng)器(EMBR)經(jīng)研究證實(shí)能夠有效抑制膜污染。通過外加電壓，使表面帶負(fù)電位的活性污泥及膜污染物受到遠(yuǎn)離膜表面方向的負(fù)電場排斥力的作用，達(dá)到有效緩解膜污染的目的。當(dāng)膜材質(zhì)為導(dǎo)電有機(jī)聚合物改性膜時，直接施加在膜表面的電壓，會激發(fā)電化學(xué)性能良好的改性膜的電催化活性，對水體污染物起到催化降解的作用。
　　本論文通過吡咯的氣相聚合(VPM)和液相聚合(LPM)兩種方法制備氧化

2、石墨烯(GO)摻雜聚吡咯(PPy)或者石墨烯(Gr)摻雜聚吡咯，并改性聚酯織物，獲得導(dǎo)電復(fù)合膜。選用性能良好的導(dǎo)電改性復(fù)合膜作為電極膜，應(yīng)用于模擬施加電場的EMBR，測試其在酵母溶液過濾實(shí)驗(yàn)中減緩膜污染的效果。結(jié)果顯示，Gr/pPy改性膜聚合物質(zhì)均勻、牢固，且具有較高的導(dǎo)電性(較低的電阻值0.68±0.08 kΩ/cm)。在1 V/cm電場強(qiáng)度下，Gr/PPy改性膜有效延緩膜污染，累計出水通量提高20％(PPy改性膜通量提升10％)。對

3、減緩膜污染的機(jī)理進(jìn)行分析，通過繪制t/V-t和t/V-V曲線比較不同膜污染模型的相關(guān)系數(shù)，證明經(jīng)典模型更符合實(shí)驗(yàn)中實(shí)際發(fā)生的膜污染過程。
　　為證明導(dǎo)電復(fù)合膜的電化學(xué)活性及在EMBR中對水體污染物的催化降解作用，設(shè)計了在沒有微生物作用下的Gr/PPy電極膜對亞甲基藍(lán)(MB)的（循環(huán)方式下）催化降解實(shí)驗(yàn)。以不銹鋼網(wǎng)作為陽極，導(dǎo)電膜做陰極，通過原位發(fā)生陰極電芬頓反應(yīng)降解MB。降解過程中，適宜的溶解氧、體系pH值、膜通量和電場強(qiáng)度都能改

4、善E-Fenton體系的反應(yīng)效率，膜分離和電催化的結(jié)合強(qiáng)化了目標(biāo)污染物的去除效果。在多次150min降解實(shí)驗(yàn)中，Gr/PPy膜能夠穩(wěn)定地保持對MB90％的去除率。引入單磺化葸醌摻雜改性后，電極膜的電催化效果能夠得到進(jìn)一步改善（90min降解率達(dá)到95％）。
　　綜上，在EMBR中改性導(dǎo)電復(fù)合膜發(fā)揮了雙重作用:1）膜分離中可有效緩解膜污染，2）作為催化電極降解水體污染物。EMBR中的導(dǎo)電膜可以耦合膜分離作用和電催化作用，使生物降解、