上海實驗室純水設備解讀：電芬頓輔助超浸潤膜實時抗污、促進破乳的技術
【上海水處理設備網www.esdzu.com】針對乳液分離過程中膜污染和油滴難以聚并問題，文中設計了一種電芬頓輔助超浸潤膜實時抗污、促進破乳的技術。
發現了施加微電場（-2.8V可使膜分離通量從未通電時的1364.4Lm?2h?1快速增加到2258.5Lm?2h?1電芬頓作用使膜污染類型由不可逆污染+可逆污染并存，轉變為可逆污染為主；膜通量恢復率（98.1%高于眾多光催化、光芬頓型自清潔技術；剖析了膜微界面靜電斥力、自由基氧化、氣浮等多種機制作用下膜實時污染控制機理。
這種新型膜資料能夠原位生成的?OH高效分解油滴表面的表活劑，破壞水包油乳液的熱力學穩定性，使乳劑轉化為大粒徑的浮油和分散油，實現了高效油水分離，具有很好的應用前景。 上海GMP純化水設備
引 言
仿生超浸潤膜由于選擇性好、油水分離效率高、操作簡單等優點，成為近年來國際研究的熱點。
然而，僅依靠孔徑篩分和超浸潤分相作用難以實現真正的破乳和油滴聚并，還可能會造成更高濃度的乳液需進行后處理，難以實現有效的油水分離。
另外，通過復雜的物理化學作用吸附在膜外表及膜孔內的污染物是造成通量下降的主要原因，僅通過水力清洗難以恢復通量。
由于乳化油廢水在紫外和可見光均有吸收，保守膜污染清潔技術（光催化、光芬頓等）需中斷乳液分離過程，外加光源和氧化劑（如H2O2也增加了膜自清潔的本錢，因此迫切需要發展能夠實現即時、原位、高效的新型膜污染控制技術。
電芬頓技術能夠通過兩電子氧氣還原反應（ORR自產氧化劑H2O2生成大量高活性自由基，實現有機污染物的高效降解。
本文在首次耦合電芬頓與超浸潤膜技術處理十二烷基磺酸鈉（SDS穩定的乳化油廢水，探究電芬頓多機制強化的膜抗污和破乳機理。
圖文導讀
如何通過電芬頓反應實現膜污染控制和破乳的突破？
圖1aFeOOH@CNT和 bFeOOH@CNT/SSM超親水膜的制備過程。
Fe2+與H2O2快速反應可生成Fe3+和?OH高活性的?OH可以攻擊碳納米管（CNT使其外表形成大量的缺陷和含氧官能團。Fe3+通過靜電引力吸附在羥基化的CNT外表，并與OH-結合生成FeOOH圖1a最后，將FeOOH@CNT電沉積到不銹鋼網（SSM外表，制得超親水膜/水下超疏油膜（圖1b
如何通過電芬頓反應實現膜污染控制和破乳的突破？
圖2a電芬頓輔助乳液分離示意圖和 b裝置圖；c1,c2乳化油和 c3,c4濾液中光學圖像和油滴粒徑分布；d外加電壓對 FeOOH@CNT/SSM分離效率和通量的影響；eCNT/SSM和FeOOH@CNT/SSM膜在0和-2.8V下的分離性能比擬。
FeOOH@CNT/SSM膜僅通過重力作用即可實現乳液分離，分離效率高達99.9%分離后乳液澄清，未見明顯油滴。一定范圍內（≤ -2.8V提高電壓能夠顯著促進FeOOH@CNT/SSM膜的通量，而不能提高CNT/SSM膜的通量，說明電芬頓反應對提高滲透通量起著關鍵作用。
如何通過電芬頓反應實現膜污染控制和破乳的突破？
圖3a施加電壓對膜通量恢復率（FRR總污染比（Rt可逆污染比（Rr不可逆污染比（Rir影響。bFeOOH@CNT/SSM膜的FRR與文獻的比擬。cFeOOH@CNT/SSM膜乳液過濾分離過程中的膜污染模型及相應的示意圖和方程。
研究發現，電芬頓輔助下FeOOH@CNT/SSM膜的通量恢復率達到98.1%高于水力清洗及眾多光催化或光芬頓型自清潔膜（圖3a和b 、
不通電條件下對4種Hermias膜污染模型（完全性膜孔阻塞、局部性膜孔堵塞、濾餅型膜孔阻塞、規范型膜孔阻塞）擬合度（R2=0.97-0.99均較高，標明可逆污染和不可逆污染同時存在并導致膜通量的快速下降。而在電芬頓作用下濾餅型膜孔阻塞造成的可逆污染為主要膜污染形式，證實了電芬頓能夠實時控制膜污染（圖3c
如何通過電芬頓反應實現膜污染控制和破乳的突破？
圖3a施加電壓（-2.8V分離前乳液、分離后濾液及膜上乳液的光學圖像。c電芬頓輔助膜自清潔及破乳機理示意圖
不施加電壓時，雖然乳液分離效率能夠達到99.9%以上，然而分離后膜上乳液乳化油滴密度比分離前顯著增加，乳化油平均粒徑約為4.2um較原始濾液沒有明顯變化，說明膜上乳液未實現真正破乳。施加電壓后，油滴從乳化油尺寸（平均3.2μm聚并到分散油（36.9μm和可浮油（>113.1μm尺寸。
電芬頓作用能夠將外表活性劑SDS降解為疏水性1-十二烷醇，據此推斷1-十二烷醇難溶于水而易遷移到油相中，導致油滴外表張力降低，促進油滴聚并。小油滴聚結形成大油滴，大尺寸的油滴能夠脫離膜表面，并根據斯托克斯定律以較快的速度上浮。同時，陽極處連續形成的O2微泡附著在油滴上，并將其抬升到液面，實現油水兩相的完全分離。 嘉興GMP純水設備
小 結
本文研發了一種能夠提高超浸潤乳液分離膜通量、實時控制膜污染、促進破乳的新策略。
定量解析了膜與污染物的界面微距作用力，剖析了膜微界面靜電斥力、自由基氧化及電極微氣泡對濾餅層形成和膜污染類型轉化的影響，揭示了膜污染實時控制機理，探索了電芬頓多機制協同破乳機理，為膜的設計及實際應用提供了理論基礎和技術支撐。
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