【摘 要】
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剩余污泥不再作为废物,而逐渐被视为资源载体。胞外聚合物（EPS）占污泥干重的10～40%,可作为重金属吸附剂、防火材料、土壤改良剂、生物絮凝剂等,极具回收价值。同时,脱去EPS后剩余污泥的浓缩脱水性能增强,为污泥减量、焚烧等后续处理减负。然而,回收过程中EPS溶液含水率接近100%,故高效浓缩脱水是亟待解决的瓶颈。膜分离技术在聚合物的分离与回收方面具有巨大的应用前景,有望实现EPS的高效浓缩脱水。
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剩余污泥不再作为废物,而逐渐被视为资源载体。胞外聚合物（EPS）占污泥干重的10～40%,可作为重金属吸附剂、防火材料、土壤改良剂、生物絮凝剂等,极具回收价值。同时,脱去EPS后剩余污泥的浓缩脱水性能增强,为污泥减量、焚烧等后续处理减负。然而,回收过程中EPS溶液含水率接近100%,故高效浓缩脱水是亟待解决的瓶颈。膜分离技术在聚合物的分离与回收方面具有巨大的应用前景,有望实现EPS的高效浓缩脱水。然而,传统的过滤膜由于横向膜面上的规则空隙排布以及纵向上贯穿膜厚度的孔径分布,存在抗污染性能差、膜通量难恢复等固有局限性。静电纺丝纳米纤维膜（ENM）凭借在高压静电作用下形成的交叠排布纳米纤维使得膜过滤通道三维贯通,从而极大地降低膜阻抗,实现高水通量。研究以聚偏氟乙烯（PVDF）制备ENM并用于浓缩EPS;结果表明,ENM-14（PVDF占纺丝液质量比为14%）表现最优,膜阻抗仅为6.4×10~9 m-1,较市售10 k Da Millipore超滤膜降低达97.38%;通过20 k Pa恒压死端过滤浓缩1.0 g/L EPS溶液,平均水通量达376.8 L/（m~2·h）,平均回收率高达90.85%;ENM具有优异的机械性能和抗污染性能,5次使用后水通量恢复率为90%。通过耦合EPS回收与重金属离子去除的两级微滤法,以覆有EPS滤饼层的ENM（EPS-ENM）净化含重金属废水;结果表明,当EPS滤饼量为50 mg时,EPS-ENM对Pb2+、Cu2+、Cr6+去除率分别为89.50%、73.47%、74.57%,证实EPS-ENM可用于重金属去除。此外,采用层层静电纺丝法、涂膜法及表面沉积法,初步制备了EPS复合纳米纤维膜（EPS@ENM）;结果表明,层层静电纺丝法制备的EPS@ENM最大程度地保留了膜的孔隙度与机械性能,并大幅提高膜的亲水性,对Pb2+的去除率为45.52%。本文提出将高通量静电纺纳米纤维膜用于EPS回收,有力助推污水资源化方向发展;同时,两级微滤法与EPS@ENM研制为水环境中重金属去除的备选技术提供支撑。
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