CN110498491A - 一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺 - Google Patents

一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN110498491A
CN110498491A CN201910802871.8A CN201910802871A CN110498491A CN 110498491 A CN110498491 A CN 110498491A CN 201910802871 A CN201910802871 A CN 201910802871A CN 110498491 A CN110498491 A CN 110498491A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waste water
reaction chamber
coupled system
positive electrode
antibiotic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910802871.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110498491B (zh
Inventor
孙雪菲
刘琳娜
王曙光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN201910802871.8A priority Critical patent/CN110498491B/zh
Publication of CN110498491A publication Critical patent/CN110498491A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110498491B publication Critical patent/CN110498491B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/024—Oxides
    • B01D71/027—Silicium oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

本发明提供一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺。该处理工艺是利用电化学膜过滤耦合系统对抗生素废水进行处理，所述耦合系统包括依次相连通的氮气气瓶、液控设备和反应器；反应器包括反应室，反应器的上端设置有进水口分别与反应室以及液控设备相连通，进水口的下面、反应室内水平固定有负极材料钛网，反应室底面上水平固定有正极材料导电膜，反应室的底面设置有出水口；所述正极材料和负极材料通过钛丝与外加电源相连。抗生素废水依次经过负极材料钛网、经正极材料导电膜过滤及电催化降解得到净化后的废水。本发明将电化学与膜过滤技术结合，使抗生素的过滤和降解同时进行，解决膜污染的同时，实现了抗生素废水的高效处理。

Description

一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺
技术领域
本发明涉及一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，属于废水处理及资源化技术领域。
背景技术
研究表明，我国水污染问题日益严重，生活污水、医疗废水和农业径流中包含各种抗生素类物质，抗生素长期排入环境中，会造成敏感菌耐药性的增强，这对生态环境及人类健康造成了潜在威胁。
膜过滤技术兼有分离、纯化、浓缩和精制的功能，又有高效、节能、环保及过程简单、易于控制等优点，从而被广泛应用于水处理领域。如，中国专利文献CN101062464A公开了一种介孔二氧化硅膜及一种抗生素制药废水净化处理方法。该发明中的二氧化硅膜由多孔陶瓷支撑材料和二氧化硅膜材料两层结构组成，孔径小，孔径分布较窄。利用静压平膜装置，以上述二氧化硅膜为组件，在压力为0.25-0.3MPa的条件下对抗生素制药废水进行封闭加压膜渗透处理。该发明处理废水的方法能够对高浓度的抗生素制药废水进行处理，虽然二氧化硅具有介孔催化效果，但催化效果较弱，对废水中的抗生素主要起拦截作用，抗生素的降解效果欠佳，其中的介孔易于堵塞，从而同样会造成膜污染。又如，中国专利文献CN106315916A公开了一种深度处理抗生素废水的方法，包括以下步骤：首先在抗生素废水中加入絮凝剂进行絮凝沉淀，沉淀分离后的上清液进行芬顿氧化处理，氧化处理后进行固液分离，分离后的抗生素废水经膜孔径为0.5-1μm的微滤膜分离，得到的微滤膜渗透液注入到纳滤膜组件中进行处理；经过纳滤膜组件处理后的水进行活性炭吸附过滤处理，处理后的水调节其pH至中性后回用或直接排放。该方法可以有效除去抗生素废水中的污染物，但方法较为复杂且耗时较长；在膜分离技术中采用微滤与纳滤复合，起拦截作用，所使用的纳滤膜虽然在一定程度上提高了抗污染性，但依然存在膜污染的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺。本发明将电化学与膜过滤技术结合起来，使抗生素的过滤和降解同时进行，解决膜污染的同时，实现了抗生素废水的高效处理。
本发明的技术方案如下：
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，其特征在于，该处理工艺是利用电化学膜过滤耦合系统对抗生素废水进行处理，所述电化学膜过滤耦合系统包括依次相连通的氮气气瓶、液控设备和反应器；反应器包括反应室，反应器的上端设置有进水口分别与反应室以及液控设备相连通，进水口的下面、反应室内水平固定有负极材料钛网，反应室底面上水平固定有正极材料导电膜，反应室的底面设置有出水口；所述正极材料和负极材料通过钛丝与外加电源相连；所述正极材料和负极材料分别完全覆盖反应室的横截面以及底面；
所述正极材料导电膜的制备方法如下：将二氧化硅溶胶以刮膜的方式结合到预处理后的亲水碳纤维布(CF)上，70-90℃下固化20-40min得薄膜；采用相转化法将聚醚砜(PES)聚合于薄膜上即得；
具体处理工艺步骤如下：接通外加电源，液控设备中的抗生素废水通过氮气气瓶加压从反应器的进水口进入反应室内，依次经过负极材料钛网、经正极材料导电膜过滤及电催化降解抗生素得到净化后的废水，净化后的废水从出水口自然流出。
根据本发明优选的，反应室的四周侧壁上沿水平方向均设置有凹槽，相邻凹槽之间相互连通，凹槽的开口朝向反应室，负极材料的边缘置于凹槽上并紧贴凹槽的下端面和侧壁，使负极材料完全覆盖反应室的横截面；且负极材料的厚度小于凹槽的竖直高度。
根据本发明优选的，所述钛网可市售获得，目数为50-70目；优选为60目。
根据本发明优选的，反应室四周侧壁的底端沿水平方向均设置有凹槽，相邻凹槽之间相互连通，凹槽的开口朝向反应室，凹槽的下端面与反应室的底面相平，正极材料的边缘置于凹槽上并紧贴凹槽的下端面和侧壁，使正极材料完全覆盖反应室的底面；且正极材料的厚度小于凹槽的竖直高度。
根据本发明优选的，所述钛丝通过导电胶与正极材料或负极材料相连。所述导电胶可市购获得，型号为YC-05单组份银胶。
根据本发明优选的，所述负极材料的下端和正极材料上端的垂直距离为3-4cm。
根据本发明优选的，所述预处理后的亲水碳纤维布的制备方法如下：将亲水碳纤维布浸入丙酮、去离子水和无水乙醇的混合溶液中超声20-40min后，经50-70℃干燥即得；所述混合溶液中，丙酮、去离子水和无水乙醇的体积比为1:1:1。所述亲水碳纤维布可市购获得。
根据本发明优选的，所述二氧化硅溶胶的制备方法如下：将质量浓度为36％-38％的浓盐酸和去离子水的混合溶液与正硅酸四乙酯(TEOS)和无水乙醇的混合溶液混合均匀，50-70℃下加热搅拌2-4h，然后经70-90℃下干燥0.5-2h后静置20-26h即得；所述正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水和浓盐酸的摩尔比为1:3-4:6-7:0.08-0.09。
根据本发明优选的，二氧化硅溶胶在预处理后的亲水碳纤维布的一面进行刮磨，所得薄膜的厚度为180-220μm；优选为200μm。
根据本发明优选的，将聚醚砜(PES)聚合于薄膜上的方法如下：将PES粉末溶解于混合溶剂中，搅拌20-28h后静置排气一天得到PES溶液；将PES溶液在薄膜的一面进行刮膜，使均匀覆盖薄膜，刮膜后室温蒸发15-25s，然后缓慢浸入去离子水中室温保持10-14h，40-60℃下烘干得正极材料导电膜；其中，PES膜的厚度为180-220μm；优选为200μm。
优选的，所述PES的重均分子量为45000-55000。
优选的，所述混合溶剂为N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合物，N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:1；所述PES溶液中，PES的质量浓度为15-25％。
优选的，所得正极材料导电膜保存于去离子水中备用。
根据本发明优选的，处理工艺步骤中，所述外加电源为直流电源，电压控制在1-3V；氮气气瓶加压至0.05-0.2MPa。本发明电压优选控制在1-3V，电压超过3V后，抗生素废水处理效果不再增大，反而增加处理成本。
本发明的技术特点及有益效果如下：
1、本发明以具有良好的机械性能、优异的亲水性、成本低的亲水碳纤维布作为导电膜基底，经预处理后，将二氧化硅溶胶以刮膜的方式与其结合得薄膜，然后采用相转化法将聚醚砜(PES)聚合于薄膜上即得正极材料导电膜。导电膜的制备方法简单，避免造成二次污染。所得到的导电膜中亲水碳纤维布起支撑和导电的作用；催化有效成分是聚醚砜，并且本发明优选的聚醚砜膜层的厚度有利于降解抗生素；二氧化硅起修饰亲水碳纤维布的作用，改善导电膜的亲水性，并利于后续聚醚砜的附着，有助于对抗生素的去除。
2、本发明电化学膜过滤耦合系统中的正极材料导电膜对抗生素污染物有效截留的同时，其与负极材料钛网组成电化学耦合系统，有效实现了污染物抗生素的电化学降解；对不同pH的抗生素废水均具有较好的降解效果；并且电化学降解性能稳定，可以稳定运行并且膜经清洗后可重复使用，解决了膜污染和系统稳定性的问题。本发明电化学膜过滤耦合系统稳定性好，抗生素的处理效率高，出水水质稳定，流程简单，占地面积小，易实现自动控制，运行管理方便。
附图说明
图1为本发明实施例1中电化学膜过滤耦合系统的结构示意图；
其中，1、氮气气瓶，2、液控设备，3、反应器，4、反应室，5、进水口，6、钛网，7、凹槽a，8、导电膜，9、凹槽b，10、出水口，11、外加电源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述，但本发明保护范围不限于此。
同时下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂、材料和设备，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中，所用钛网目数为60目；所述导电胶为YC-05单组份银胶，南京喜力特胶黏剂有限公司有售；亲水碳纤维布的型号为HCP330N，厚度为0.32mm，上海河森电气有限公司有售。
实施例1
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，该处理工艺是利用电化学膜过滤耦合系统对抗生素废水进行处理，所述电化学膜过滤耦合系统包括依次相连通的氮气气瓶1、液控设备2和反应器3(反应器3为封闭的长方体，由聚四氟乙烯材料制作，长8cm，宽8cm，高12cm，反应器3是由上中下三部分组装而成，两两通过螺纹连接)；反应器3包括反应室4(反应室4为长方体，横截面为3×3cm的正方形，容积为0.05L)，反应器3的上端设置有进水口5分别与反应室4以及液控设备2相连通；进水口5的下面、反应室4的四周侧壁上沿水平方向均设置有凹槽a7，凹槽a7的开口朝向反应室4，相邻凹槽a7之间相互连通，负极材料钛网6(3.5×3.5cm)的四周边缘置于凹槽a7上并紧贴凹槽a7的下端面和侧壁，使钛网6水平固定并完全覆盖反应室4的横截面；反应室4的四周侧壁的底端沿水平方向均设置有凹槽b9，凹槽b9的开口朝向反应室4，相邻凹槽b9之间相互连通，凹槽b9的下端面与反应室4的底面相平，正极材料导电膜8(3.5×3.5cm)的四周边缘置于凹槽b9上并紧贴凹槽b9的下端面和侧壁，使正极材料导电膜8完全覆盖反应室4的底面；凹槽a7和凹槽b9的高度均为0.5mm，大于正极材料和负极材料的厚度；反应室4的底面设置有出水口10；所述钛网6和导电膜8分别通过导电胶连接钛丝，从而通过钛丝与外加直流电源11相连；钛网6的下端和导电膜8的上端垂直距离为4cm。
所述正极材料导电膜8的制备方法如下：
(1)亲水碳纤维布的预处理：将亲水碳纤维布浸入丙酮、去离子水和无水乙醇的混合溶液中超声30min后，放入60℃烘箱中干燥即得；所述混合溶液中，丙酮、去离子水和无水乙醇的体积比为1:1:1。
(2)二氧化硅溶胶的制备：将质量浓度为36％-38％的浓盐酸和去离子水的混合溶液与正硅酸四乙酯(TEOS)和无水乙醇的混合溶液混合均匀(正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水和浓盐酸的摩尔比为1:3.8:6.4:0.085)，在60℃水浴磁力搅拌器中加热搅拌3h，放入80℃烘箱中干燥1h后室温静置24h即得。
(3)将二氧化硅溶胶在预处理后的亲水碳纤维布的一面进行刮膜，于80℃烘箱中固化30min得厚度为200μm的薄膜。
(4)聚醚砜(PES)铸膜液的制备：将1g PES(重均分子量50000，型号为德国巴斯夫E2010)粉末溶解于5g混合溶剂中(质量比为1:1的N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮)，混合搅拌24h后静置排气一天。
(5)将聚醚砜(PES)铸膜液在步骤(3)得到的薄膜的一面进行刮膜使均匀覆盖薄膜，室温蒸发20s，将膜缓慢浸入去离子水中室温保持12h，50℃下烘干后得PES膜厚度为200μm的正极材料导电膜，保存于去离子水中，使用时无需干燥。
具体处理工艺步骤如下：接通外加直流电源11，控制电压为1V；通过氮气气瓶1加压(0.1MPa)，液控设备2中的抗生素废水(主要成分为四环素，浓度为5mg/L，pH＝6.5)从反应器3的进水口5进入反应室4内，依次经过负极材料钛网6、经正极材料导电膜8过滤截留抗生素并同时电催化降解抗生素得到净化后的废水，净化后的废水从出水口10自然流出。出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本实施例方法抗生素(即四环素)去除率为68％。在同样条件下反复运行8个循环后(处理半小时抗生素废水后，用去离子水清洗导电膜，再进行下一批废水的处理，如此循环8次)，抗生素去除率仅下降了0.8％，说明本发明方法有效实现了污染物抗生素的电化学降解，并且电化学降解性能稳定，可以稳定运行，出水水质稳定。
实施例2
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，如实施例1所述，所不同的是：处理工艺步骤中，控制直流电源的电压为3V。出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本实施例方法抗生素去除率为82％；在同样条件下反复运行8个循环后(处理半小时抗生素废水后，用去离子水清洗导电膜，再进行下一批废水的处理，如此循环8次)，抗生素去除率仅下降了0.6％，说明本发明方法有效实现了污染物抗生素的电化学降解，并且电化学降解性能稳定，可以稳定运行，出水水质稳定。
实施例3
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，如实施例1所述，所不同的是：处理工艺步骤中，抗生素废水的浓度为10mg/L，pH＝6.5。出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本实施例方法抗生素去除率为70％；在同样条件下反复运行8个循环后(处理半小时抗生素废水后，用去离子水清洗导电膜，再进行下一批废水的处理，如此循环8次)，抗生素去除率仅下降了0.9％，说明本发明方法有效实现了污染物抗生素的电化学降解，并且电化学降解性能稳定，可以稳定运行，出水水质稳定。
实施例4
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，如实施例1所述，所不同的是：处理工艺步骤中，抗生素废水的浓度为10mg/L，pH＝6.5，控制直流电源的电压为3V。出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本实施例方法抗生素去除率为84％；在同样条件下反复运行8个循环后(处理半小时抗生素废水后，用去离子水清洗导电膜，再进行下一批废水的处理，如此循环8次)，抗生素去除率仅下降了0.7％，说明本发明方法有效实现了污染物抗生素的电化学降解，并且电化学降解性能稳定，可以稳定运行，出水水质稳定。
实施例5
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，如实施例1所述，所不同的是：处理工艺步骤中，抗生素废水的pH＝9.0。出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本实施例方法抗生素去除率为73％；在同样条件下反复运行8个循环后(处理半小时抗生素废水后，用去离子水清洗导电膜，再进行下一批废水的处理，如此循环8次)，抗生素去除率仅下降了0.8％，说明本发明方法有效实现了污染物抗生素的电化学降解，并且电化学降解性能稳定，可以稳定运行，出水水质稳定。
实施例6
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，如实施例1所述，所不同的是：处理工艺步骤中，抗生素废水的pH＝9.0，控制直流电源的电压为3V。出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本实施例方法抗生素去除率为89％；在同样条件下反复运行8个循环后(处理半小时抗生素废水后，用去离子水清洗导电膜，再进行下一批废水的处理，如此循环8次)，抗生素去除率仅下降了0.6％，说明本发明方法有效实现了污染物抗生素的电化学降解，并且电化学降解性能稳定，可以稳定运行，出水水质稳定。
实施例7
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，如实施例1所述，所不同的是：处理工艺步骤中，抗生素废水的浓度为10mg/L，pH＝9.0。出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本实施例方法抗生素去除率为76％；在同样条件下反复运行8个循环后(处理半小时抗生素废水后，用去离子水清洗导电膜，再进行下一批废水的处理，如此循环8次)，抗生素去除率仅下降了0.7％，说明本发明方法有效实现了污染物抗生素的电化学降解，并且电化学降解性能稳定，可以稳定运行，出水水质稳定。
实施例8
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，如实施例1所述，所不同的是：处理工艺步骤中，抗生素废水的浓度为10mg/L，pH＝9.0，控制直流电源的电压为3V。出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本实施例方法抗生素去除率为92％；在同样条件下反复运行8个循环后(处理半小时抗生素废水后，用去离子水清洗导电膜，再进行下一批废水的处理，如此循环8次)，抗生素去除率仅下降了0.8％，说明本发明方法有效实现了污染物抗生素的电化学降解，并且电化学降解性能稳定，可以稳定运行，出水水质稳定。
对比例1
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，如实施例1所述，所不同的是：不接通直流电源。出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本对比例方法抗生素去除率为55％。在同样条件下反复运行8个循环后(处理半小时抗生素废水后，用去离子水清洗导电膜，再进行下一批废水的处理，如此循环8次)，抗生素去除率下降了1.2％。
由上述数据对比可知，导电膜8对抗生素的电催化降解作用的重要性，本发明导电膜对抗生素污染物有效截留的同时，能够有效实现污染物抗生素的电化学降解。
对比例2
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，如实施例1所述，所不同的是：正极材料导电膜8的制备方法如下：(1)亲水碳纤维布的预处理同实施例1；(2)聚醚砜(PES)铸膜液的制备同实施例1；(3)将聚醚砜(PES)铸膜液在预处理后的亲水碳纤维布的一面进行刮磨使均匀覆盖碳纤维布，室温蒸发20s，将膜缓慢浸入去离子水中室温保持12h，50℃下烘干后得PES膜厚度为200μm的导电膜，保存于去离子水中，使用时无需干燥。
出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本对比例方法抗生素去除率为48％。
由上述数据和本发明实施例1对比可知，二氧化硅对亲水碳纤维布修饰的重要性，其有效地改善导电膜的亲水性，从而有助于对抗生素的去除。
对比例3
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，如实施例1所述，所不同的是：最终所得正极材料导电膜中PES膜厚度为100μm。出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本对比例方法抗生素去除率为43％。
对比例4
一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，如实施例1所述，所不同的是：最终所得正极材料导电膜中PES膜厚度为300μm。出水口10处取样，测定抗生素含量。
经测定，本对比例方法抗生素去除率为56％。
由对比例3和4数据与本发明实施例1对比可知，PES层的厚度对导电膜的催化降解抗生素废水的重要作用，本发明优选的PES厚度使所制备的导电膜对于去除抗生素具有良好的性能。

Claims (10)

1.一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，其特征在于，该处理工艺是利用电化学膜过滤耦合系统对抗生素废水进行处理，所述电化学膜过滤耦合系统包括依次相连通的氮气气瓶、液控设备和反应器；反应器包括反应室，反应器的上端设置有进水口分别与反应室以及液控设备相连通，进水口的下面、反应室内水平固定有负极材料钛网，反应室底面上水平固定有正极材料导电膜，反应室的底面设置有出水口；所述正极材料和负极材料通过钛丝与外加电源相连；所述正极材料和负极材料分别完全覆盖反应室的横截面以及底面；
所述正极材料导电膜的制备方法如下：将二氧化硅溶胶以刮膜的方式结合到预处理后的亲水碳纤维布(CF)上，70-90℃下固化20-40min得薄膜；采用相转化法将聚醚砜(PES)聚合于薄膜上即得；
具体处理工艺步骤如下：接通外加电源，液控设备中的抗生素废水通过氮气气瓶加压从反应器的进水口进入反应室内，依次经过负极材料钛网、经正极材料导电膜过滤及电催化降解抗生素得到净化后的废水，净化后的废水从出水口自然流出。
2.根据权利要求1所述电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，其特征在于，反应室的四周侧壁上沿水平方向均设置有凹槽，相邻凹槽之间相互连通，凹槽的开口朝向反应室，负极材料的边缘置于凹槽上并紧贴凹槽的下端面和侧壁，使负极材料完全覆盖反应室的横截面；且负极材料的厚度小于凹槽的竖直高度；
优选的，所述钛网的目数为50-70目；进一步优选为60目。
3.根据权利要求1所述电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，其特征在于，反应室四周侧壁的底端沿水平方向均设置有凹槽，相邻凹槽之间相互连通，凹槽的开口朝向反应室，凹槽的下端面与反应室的底面相平，正极材料的边缘置于凹槽上并紧贴凹槽的下端面和侧壁，使正极材料完全覆盖反应室的底面；且正极材料的厚度小于凹槽的竖直高度。
4.根据权利要求1所述电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，其特征在于，所述钛丝通过导电胶与正极材料或负极材料相连。
5.根据权利要求1所述电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，其特征在于，所述负极材料的下端和正极材料上端的垂直距离为3-4cm。
6.根据权利要求1所述电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述预处理后的亲水碳纤维布的制备方法如下：将亲水碳纤维布浸入丙酮、去离子水和无水乙醇的混合溶液中超声20-40min后，经50-70℃干燥即得；所述混合溶液中，丙酮、去离子水和无水乙醇的体积比为1:1:1；
b、所述二氧化硅溶胶的制备方法如下：将质量浓度为36％-38％的浓盐酸和去离子水的混合溶液与正硅酸四乙酯(TEOS)和无水乙醇的混合溶液混合均匀，50-70℃下加热搅拌2-4h，然后经70-90℃下干燥0.5-2h后静置20-26h即得；所述正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水和浓盐酸的摩尔比为1:3-4:6-7:0.08-0.09。
7.根据权利要求1所述电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，其特征在于，二氧化硅溶胶在预处理后的亲水碳纤维布的一面进行刮膜，所得薄膜的厚度为180-220μm；优选为200μm。
8.根据权利要求1所述电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，其特征在于，将聚醚砜(PES)聚合于薄膜上的方法如下：将PES粉末溶解于混合溶剂中，搅拌20-28h后静置排气一天得到PES溶液；将PES溶液在薄膜的一面进行刮膜，使均匀覆盖薄膜，刮膜后室温蒸发15-25s，然后缓慢浸入去离子水中室温保持10-14h，40-60℃下烘干得正极材料导电膜；其中，PES膜的厚度为180-220μm；优选为200μm。
9.根据权利要求8所述电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述PES的重均分子量为45000-55000；
b、所述混合溶剂为N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合物，N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:1；所述PES溶液中，PES的质量浓度为15-25％；
c、所得正极材料导电膜保存于去离子水中备用。
10.根据权利要求1所述电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺，其特征在于，处理工艺步骤中，所述外加电源为直流电源，电压控制在1-3V；氮气气瓶加压至0.05-0.2MPa。
CN201910802871.8A 2019-08-28 2019-08-28 一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺 Active CN110498491B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910802871.8A CN110498491B (zh) 2019-08-28 2019-08-28 一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910802871.8A CN110498491B (zh) 2019-08-28 2019-08-28 一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110498491A true CN110498491A (zh) 2019-11-26
CN110498491B CN110498491B (zh) 2021-03-16

Family

ID=68589919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910802871.8A Active CN110498491B (zh) 2019-08-28 2019-08-28 一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110498491B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110980895A (zh) * 2019-12-17 2020-04-10 嘉兴学院 一种从水中电吸附并降解去除抗生素的方法及装置
CN111807477A (zh) * 2020-07-16 2020-10-23 山东大学 一种基于太阳能发热膜电解去除抗生素抗性基因的方法
WO2021036879A1 (zh) * 2019-08-28 2021-03-04 山东大学 一种二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的制备方法及其所得的超滤膜与应用
CN114314957A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 武汉大学 电絮凝—纤维过滤水处理装置用的电极、电絮凝—纤维过滤水处理装置及其使用方法
CN114956275A (zh) * 2022-05-16 2022-08-30 南京理工大学 基于序构分离-催化超滤膜的电催化装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012151197A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods and systems for nanoparticle-only layer by layer surface modification of substrate membrane
CN103183403A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 南开大学 一种抗生素制药废水的处理方法与装置
CN105692817A (zh) * 2016-01-22 2016-06-22 同济大学 一种适用于污水脱盐回用的复合膜分离方法
CN107486025A (zh) * 2017-09-18 2017-12-19 河海大学 一种改性活性碳纤维复合聚醚砜超滤膜的制备方法及其所得超滤膜和应用
CN109354161A (zh) * 2018-11-13 2019-02-19 同济大学 用于污水处理的电化学耦合动态膜组件和反应器及其应用
CN109626551A (zh) * 2019-01-03 2019-04-16 同济大学 一种新型阴阳极内置式电化学微滤膜生物反应器及其应用
CN109745865A (zh) * 2019-02-20 2019-05-14 山东大学 一种基于石墨/二氧化钛复合材料的聚偏氟乙烯电催化超滤膜
CN110038443A (zh) * 2019-04-19 2019-07-23 东华大学 一种缓解碳纤维纸-聚醚砜复合导电分离膜污染的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012151197A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods and systems for nanoparticle-only layer by layer surface modification of substrate membrane
CN103183403A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 南开大学 一种抗生素制药废水的处理方法与装置
CN105692817A (zh) * 2016-01-22 2016-06-22 同济大学 一种适用于污水脱盐回用的复合膜分离方法
CN107486025A (zh) * 2017-09-18 2017-12-19 河海大学 一种改性活性碳纤维复合聚醚砜超滤膜的制备方法及其所得超滤膜和应用
CN109354161A (zh) * 2018-11-13 2019-02-19 同济大学 用于污水处理的电化学耦合动态膜组件和反应器及其应用
CN109626551A (zh) * 2019-01-03 2019-04-16 同济大学 一种新型阴阳极内置式电化学微滤膜生物反应器及其应用
CN109745865A (zh) * 2019-02-20 2019-05-14 山东大学 一种基于石墨/二氧化钛复合材料的聚偏氟乙烯电催化超滤膜
CN110038443A (zh) * 2019-04-19 2019-07-23 东华大学 一种缓解碳纤维纸-聚醚砜复合导电分离膜污染的方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021036879A1 (zh) * 2019-08-28 2021-03-04 山东大学 一种二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的制备方法及其所得的超滤膜与应用
CN110980895A (zh) * 2019-12-17 2020-04-10 嘉兴学院 一种从水中电吸附并降解去除抗生素的方法及装置
CN110980895B (zh) * 2019-12-17 2022-01-04 嘉兴学院 一种从水中电吸附并降解去除抗生素的方法及装置
CN111807477A (zh) * 2020-07-16 2020-10-23 山东大学 一种基于太阳能发热膜电解去除抗生素抗性基因的方法
CN111807477B (zh) * 2020-07-16 2022-06-10 山东大学 一种基于太阳能发热膜电解去除抗生素抗性基因的方法
CN114314957A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 武汉大学 电絮凝—纤维过滤水处理装置用的电极、电絮凝—纤维过滤水处理装置及其使用方法
CN114314957B (zh) * 2021-12-31 2023-11-24 武汉大学 电絮凝—纤维过滤水处理装置用的电极、电絮凝—纤维过滤水处理装置及其使用方法
CN114956275A (zh) * 2022-05-16 2022-08-30 南京理工大学 基于序构分离-催化超滤膜的电催化装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110498491B (zh) 2021-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110498491A (zh) 一种电化学膜过滤耦合系统降解抗生素废水的处理工艺
CN110182906B (zh) 一种导电有机膜耦合过滤系统降解有机废水的处理工艺
Yu et al. Surface modification of polypropylene microporous membranes to improve their antifouling property in MBR: NH3 plasma treatment
Li et al. Comparison of the filtration characteristics between biological powdered activated carbon sludge and activated sludge in submerged membrane bioreactors
CN106186458B (zh) 一种用于难降解反渗透浓水的零排放处理方法及专用处理系统
AU2009319638B2 (en) Filtering element and method for making the same and water treating device
WO2018120476A1 (zh) 一种超分子复合纳滤膜及其制备方法和应用
WO2010056034A2 (ko) 표면이 패턴화된 분리막, 그 제조방법 및 이를 이용한 수처리 공정
WO2015020419A1 (ko) 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법
CN103819020A (zh) 一种组合净水装置及其方法
CN103272502A (zh) 一种荷负电微滤复合膜的制造方法及应用
CN107739116B (zh) PVDF/ZnO压电超滤膜耦合高级氧化技术深度处理废水的方法和装置
CN102633394B (zh) 一体化的混凝超滤-浸没膜组联合水净化系统
CN108467140A (zh) 一种焦化废水组合脱盐工艺
CN112569808B (zh) 具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备与应用
CN102351336A (zh) 电镀废水处理工艺
CN1448342A (zh) 一种循环冷却水的处理方法
CN208071537U (zh) 一种锂电池废水零排放处理系统
CN106830451A (zh) 一种淡化水的去离子一体化处理方法及装置
CN212127890U (zh) 一种强化电吸附耦合mbr处理废水的系统
CN106517604A (zh) 一种电膜耦合式印染废水深度处理与分质回用方法
CN210410244U (zh) 一种氨基化氧化石墨烯与石墨相氮化碳复合改性膜
CN207891225U (zh) 一种用于工业清洁生产的废水净化设备
CN207738561U (zh) 一种微波技术和膜技术结合的污水处理系统
CN108751573B (zh) 一种印染废水bame处理与回用方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant