垃圾填埋場(chǎng)是處理城市固體廢物的廣泛應(yīng)用技術(shù)。但是這些垃圾填埋場(chǎng)中的大多數(shù)不符合正常排放限制，這導(dǎo)致了高度污染的滲濾液的產(chǎn)生，穩(wěn)定的垃圾滲濾液含有多種高度濃縮的不可生物降解的有機(jī)物，這些有機(jī)物對(duì)環(huán)境具有極強(qiáng)的危害。盡管已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多滲濾液處理技術(shù)，但先進(jìn)的膜過(guò)濾是有效凈化廢水比較環(huán)保方法之一。在目前的研究中，通過(guò)將活性炭集成到聚偏二氟乙烯上以使用相轉(zhuǎn)化法合成薄膜來(lái)生產(chǎn)新型聚合物膜。并且使用錯(cuò)流環(huán)測(cè)試，活性炭用于過(guò)濾穩(wěn)定的滲濾液的效果。

　　聚丙烯(PP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚砜(PS)等合成聚合物由于具有較高的通量、防污能力和分離效率而常用于膜制造。在所有這些合成聚合物中，聚偏二氟乙烯聚合物被證明是一種理想的膜制造材料，因?yàn)樗�具有耐用性、良好的熱穩(wěn)定性和更高的耐化學(xué)性。在研發(fā)中往膜表面加入活性炭是可以提高膜截留性能的好方法。膜中活性炭的利用是去除廢水有機(jī)污染物的一項(xiàng)較新的技術(shù)，它不僅增強(qiáng)了活性炭的吸附能力，而且提高了膜的顆粒去除能力。

　　活性炭聚偏氟乙烯膜的制造

　　為了生產(chǎn)聚合物膜，聚偏二氟乙烯和1-甲基-2-吡咯烷酮分別用作聚合物和溶劑。圖1展示了用于制備涂料的過(guò)程。最初，聚合物PVDF使用加熱套在60至70℃的溫度范圍內(nèi)完全溶解在1-甲基-2-吡咯烷酮溶劑中(圖1a)。為了獲得更好的合成膜滲透通量，加熱套溫度應(yīng)始終保持在上述范圍內(nèi)。然后將涂料溶液注入干凈的瓶中，再將所需量的粉末活性炭添加到原液中以生成用于混合膜的原液。最后，將裝有涂料溶液的玻璃瓶放入超聲波儀中8小時(shí)，以確認(rèn)添加劑的均勻混合，在制備的涂料中沒(méi)有產(chǎn)生任何氣泡。制膜過(guò)程使用甲半自動(dòng)膜澆鑄機(jī)施加到合成使用干-濕相處理的平片膜。

　　圖1：活性炭聚偏氟乙烯膜原液制備過(guò)程，膜的澆鑄工藝。

　　穩(wěn)定垃圾滲濾液特性和實(shí)驗(yàn)方法

　　提取超10年的原始滲濾液根據(jù)檢測(cè)的主要特征。其中較低的BOD5和COD的比率是0.075，表明滲濾液樣品高度穩(wěn)定。滲濾液的其他質(zhì)量參數(shù)，如COD、BOD5、NH3-N、顏色和pH值分別約為1187mg/L、88mg/L、316mg/L、1362PtCo/L和8.37。COD、顏色和NH3發(fā)現(xiàn)-N濃度遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)排放限值。在此，對(duì)獨(dú)立因素(膜中聚偏氟乙烯和活性炭用量)和響應(yīng)(COD、NH3-N、顏色去除和純水通量)之間的關(guān)系進(jìn)行了徹底研究。基于復(fù)合設(shè)計(jì)圖2，對(duì)活性炭膜組合物進(jìn)行了十幾次不同的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

　　圖2：終端測(cè)試(純水滲透設(shè)置)。

　　污染物去除效率

　　測(cè)試中可以清楚地看出，活性炭聚偏氟乙烯膜對(duì)COD去除的影響比較大，隨著聚偏氟乙烯和活性炭濃度的線性項(xiàng)以及具有二次項(xiàng)的聚偏氟乙烯濃度從較低到較高水平的變化，記錄了COD去除的增加。因此，這種變化與使用活性炭膜的出色COD去除相輔相成。另一方面，當(dāng)活性炭的交互項(xiàng)和二次項(xiàng)處于較高水平時(shí)，COD去除率下降。聚偏氟乙烯含量對(duì)顏色去除率的影響很顯著。這是因?yàn)榛钚蕴亢�量�?duì)顏色去除具有漸進(jìn)的影響。然而，聚偏氟乙烯的二次項(xiàng)、濃度以及和活性炭之間的相互作用顯示出負(fù)面影響。因此，隨著膜制造中聚偏氟乙烯膜含量的增加，顏色的去除得到增強(qiáng)，直到合適量(>14%聚偏氟乙烯)。此外，在去除NH3-N的情況下，聚偏氟乙烯濃度的線性項(xiàng)記錄了它對(duì)NH3-N去除具有巨大影響。NH3-N去除率隨著膜中聚偏氟乙烯含量的增加而增加。然而，對(duì)于點(diǎn)后的活性炭濃度(活性炭=1.0%);當(dāng)聚偏氟乙烯或活性炭的二次項(xiàng)或相互作用項(xiàng)處于顯著水平時(shí)，NH3-N去除量開(kāi)始減少。

　　圖3：活性炭與聚偏二氟乙烯制造的膜的擾動(dòng)圖(左)和3D響應(yīng)面(右)用于去除(a)COD、(b)顏色和(c)NH3-N的效率。

　　吸附材料活性炭用于制造一種新型聚偏二氟乙烯膜，用于處理穩(wěn)定的垃圾滲濾液。與聚偏二氟乙烯膜(無(wú)活性炭)相比，與活性炭集成的制造的聚偏二氟乙烯平板膜顯示出更好的性能。活性炭的加入有效提高了膜的去除率和污染控制參數(shù)。將活性炭含量增加到一定值對(duì)COD、顏色和NH3-N的去除效率以及膜特性具有積極影響。總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)工作顯示了使用活性炭對(duì)疏水性聚偏二氟乙烯聚合物膜進(jìn)行處理和親水性改進(jìn)的潛力。為了進(jìn)一步提高去除效率，可以通過(guò)添加親水性材料或應(yīng)用預(yù)處理過(guò)程(例如通過(guò)活性炭吸附)來(lái)改善膜性能或?qū)嵺`。

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