La technologie des membranes est largement appliquée dans le traitement de l’eau pour éliminer les particules en suspension, les colloïdes et les polluants organiques de l’eau polluée. En tant que représentant typique de la membrane inorganique avec des avantages tels qu’un flux élevé et une résistance chimique, la membrane céramique a une valeur potentielle massive dans le traitement des eaux de surface, des eaux usées municipales et de l’eau potable.
Cependant, l’encrassement des membranes est un problème critique pour le développement et la promotion du procédé membranaire. Ce problème existe largement dans divers processus membranaires, en particulier lors du processus de filtration des eaux usées sous pression. En conséquence, la membrane céramique est également inévitablement limitée par l’encrassement de la membrane. Par conséquent, une technologie de prétraitement efficace pour réduire l’encrassement des membranes est nécessaire de toute urgence dans le processus de traitement de l’eau.
La coagulation est considérée comme l’une des technologies de prétraitement les plus performantes contre l’encrassement des membranes en raison de son faible coût, de ses performances élevées et de sa capacité à éliminer les matières organiques naturelles (NOM). À l’heure actuelle, les sels à base d’Al et de Fe sont les coagulants les plus répandus en raison de leurs performances de coagulation supérieures et de leur rentabilité.
Mais les applications des sels à base d’Al et de Fe sont respectivement limitées par la toxicité biologique et la coloration des effluents. Procédé de pointe, les coagulants à base de titane ont attiré l’attention ces dernières années en raison de leur innocuité, de leurs excellentes performances et du recyclage des boues. Il devrait être utilisé comme coagulant de nouvelle génération pour remplacer les coagulants à base d’Al et de Fe afin d’obtenir une purification de l’eau efficace et sûre.
Sur la base du cas d’un coagulant émergent à base de titane (chlorure de polytitane, PTC), les chercheurs de l’Université de Jinan, de l’Université de technologie de Qilu (Shandong Academy of Sciences) et de l’Université de Hong Kong ont évalué les performances de pré-coagulation des coagulants à base de titane. coagulants qui a été comparé à un coagulant conventionnel à base d’Al (chlorure de polyaluminium, PAC), et a utilisé quatre modèles mathématiques variés pour étudier de manière synthétique les mécanismes d’encrassement de la filtration à flux transversal à membrane céramique suivante. Cette étude est publiée en ligne dans Frontières des sciences et de l’ingénierie de l’environnement.
Dans cette étude, l’équipe de recherche a découvert que les performances de filtration de la membrane céramique étaient améliorées par le coagulant émergent à base de titane. Le PTC a montré un avantage significatif sur le PAC, résultant en une élimination de matière organique d’environ 20 % supérieure. La filtration de suivi de l’effluent coagulé au PTC avec une membrane céramique a produit un filtrat de meilleure qualité (élimination d’environ 78,0 % du COD) et un flux élevé d’environ 600 L/(m2·h).
À titre de référence, la filtration sur membrane PVDF pourrait obtenir une élimination comparable du COD (environ 77,0 %), mais avec un faible flux de filtration d’env. 60 L/(m2·h) seulement. Quatre modèles mathématiques ont été impliqués dans la simulation des mécanismes d’encrassement des membranes céramiques. Dans le cas du PTC, l’encrassement de la membrane était légèrement plus lent en raison du principal mécanisme d’encrassement de la filtration du gâteau qui était indiqué par la simulation du modèle classique d’Hermia, alors que pour le PAC, la filtration standard/filtration intermédiaire (blocage des pores de la membrane) était également un encrassement clé. mécanisme.
Et le modèle de filtration de loi standard et de filtration sur gâteau classique rapporté par Visvanathan et Ben aïm n’était pas adapté à la caractérisation de l’encrassement de la membrane céramique sans identification de R2 valeurs de tous les cas différents. Une simulation segmentée était nécessaire pour distinguer la différence des mécanismes d’encrassement entre les cas PTC et PAC en utilisant un modèle linéaire classique d’Hermia.
Cette étude a examiné l’amélioration des performances de flux croisés de la membrane céramique par pré-coagulation PTC. Il a été constaté que la filtration sur membrane céramique présentait des performances élevées pour le traitement des eaux de surface et que la précoagulation PTC pouvait améliorer de manière significative les performances de filtration sur membrane céramique et contrôler efficacement l’encrassement de la membrane céramique. Ce travail fournit non seulement une technologie de prétraitement très efficace pour améliorer les performances de filtration dans le traitement de l’eau, mais offre également une voie à suivre pour le développement et l’évaluation des technologies avancées de pré-coagulation contre l’encrassement des membranes.
Xiaoman Liu et al, Filtration à flux croisés améliorée avec des membranes céramiques plates par coagulation à base de titane pour le contrôle de l’encrassement des membranes, Frontières des sciences et de l’ingénierie de l’environnement (2022). DOI : 10.1007/s11783-022-1531-x
Fourni par la presse de l’enseignement supérieur