A tecnologia de membrana é amplamente aplicada no tratamento de água para remover partículas suspensas, colóides e poluentes orgânicos da água poluída. Como um representante típico da membrana inorgânica com vantagens como alto fluxo e resistência química, a membrana cerâmica tem um enorme valor potencial no tratamento de águas superficiais, águas residuais municipais e água potável.
No entanto, a incrustação da membrana é uma questão crítica para o desenvolvimento e promoção do processo de membrana. Esse problema existe amplamente em vários processos de membrana, especialmente durante o processo de filtração de águas residuais acionado por pressão. Como resultado, a membrana cerâmica também é inevitavelmente restringida pela incrustação da membrana. Portanto, uma tecnologia de pré-tratamento eficaz para reduzir a incrustação da membrana é urgentemente necessária no processo de tratamento de água.

A coagulação é considerada uma das tecnologias de pré-tratamento de maior sucesso contra a incrustação de membranas devido ao seu baixo custo, alto desempenho e capacidade de remover matérias orgânicas naturais (NOM). Atualmente, os sais à base de Al e Fe são os coagulantes mais difundidos devido ao desempenho de coagulação superior e custo-benefício.

Mas as aplicações de sais à base de Al e Fe são limitadas pela toxicidade biológica e pela coloração do efluente, respectivamente. Um processo avançado, coagulantes à base de titânio têm atraído grande atenção nos últimos anos devido à inocuidade, excelente desempenho e reciclagem de lodo. Espera-se que seja usado como um coagulante de nova geração para substituir os coagulantes à base de Al e Fe para obter uma purificação de água eficiente e segura.

Com base no caso do coagulante emergente à base de titânio (cloreto de polititânio, PTC), os pesquisadores da Universidade de Jinan, da Universidade de Tecnologia de Qilu (Academia de Ciências de Shandong) e da Universidade de Hong Kong avaliaram o desempenho de pré-coagulação de coagulante que foi comparado com o coagulante convencional à base de Al (cloreto de polialumínio, PAC), e usou quatro modelos matemáticos variados para investigar sinteticamente os mecanismos de incrustação da seguinte filtração de fluxo cruzado de membrana cerâmica. Este estudo está publicado online em Frontiers of Environmental Science &Engineering .

Neste estudo, a equipe de pesquisa descobriu que o desempenho de filtração da membrana cerâmica foi aprimorado pelo coagulante emergente à base de titânio. O PTC apresentou uma vantagem significativa sobre o PAC, resultando em uma remoção de matéria orgânica cerca de 20% maior. A filtração subsequente do efluente coagulado com PTC com membrana cerâmica produziu um filtrado com melhor qualidade (remoção de cerca de 78,0% de DOC) e um fluxo alto em torno de 600 L/(m ² ·h).

Como referência, a filtração por membrana de PVDF pode obter remoção de DOC comparável (cerca de 77,0%), mas com um fluxo de filtração baixo de ca. 60 L/(m ² ·h) apenas. Quatro modelos matemáticos foram envolvidos na simulação dos mecanismos de incrustação de membranas cerâmicas. No caso do PTC, a incrustação da membrana foi um pouco mais lenta devido ao principal mecanismo de incrustação da filtração em torta que foi indicado pela simulação do modelo clássico de Hermia, enquanto que para o PAC, a filtração padrão/filtragem intermediária (bloqueio dos poros da membrana) também foi uma incrustação chave mecanismo.

E a filtragem de lei padrão e o modelo clássico de filtragem de bolo relatado por Visvanathan e Ben aïm não foram adequados para caracterização de incrustação da membrana cerâmica sem identificação de R ² valores de todos os casos diferentes. Uma simulação segmentada foi necessária para distinguir a diferença de mecanismos de incrustação entre os casos de PTC e PAC usando um modelo linear clássico de Hermia.

Este estudo investigou o desempenho aprimorado de fluxo cruzado da membrana cerâmica por pré-coagulação com PTC. Verificou-se que a filtração por membrana cerâmica mostrou alto desempenho para o tratamento de água de superfície e a pré-coagulação PTC pode melhorar significativamente o desempenho da filtração por membrana cerâmica e controlar efetivamente a incrustação da membrana cerâmica. Este trabalho não apenas fornece uma tecnologia de pré-tratamento altamente eficaz para melhorar o desempenho da filtração no tratamento de água, mas também oferece um caminho a seguir para o desenvolvimento e avaliação das tecnologias avançadas de pré-coagulação contra a incrustação de membranas. + Explorar mais

Pesquisadores regulam a distribuição do tamanho dos poros para melhorar a membrana de nanofiltração