中空纖維膜臭氧接觸式反應(yīng)器傳質(zhì)機(jī)理分析

姚福春，畢瑩瑩，唐晨，杜明輝，李澤瑩，張耀宗，孫曉明

（1 中國環(huán)境科學(xué)研究院國家環(huán)境保護(hù)生態(tài)工業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012；2 華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，河北 唐山 063000）

臭氧（O3）氧化技術(shù)具有清潔、無二次污染的特點(diǎn)，在廢水處理領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用[1]。O3催化氧化技術(shù)可產(chǎn)生大量羥基自由基將污染物完全礦化[2]。無論是一般的O3氧化還是催化氧化，O3的傳質(zhì)情況都是水處理效果的關(guān)鍵影響因素[3]。通常O3的傳質(zhì)主要是利用曝氣設(shè)備在液相中進(jìn)行曝氣[4]，而研究表明，氣泡的粒徑及其在液相中的接觸時(shí)間是影響傳質(zhì)的重要因素[5-6]。這意味著若要通過氣泡實(shí)現(xiàn)更高效的傳質(zhì)，必須提供更高的壓力或更深的水，但這會(huì)帶來能耗和施工困難等問題。此外，當(dāng)廢水中含有發(fā)泡物質(zhì)時(shí)會(huì)顯著制約曝氣效果[7]。

膜接觸式傳質(zhì)技術(shù)結(jié)合了膜分離和氣體傳質(zhì)技術(shù)[8]。氣相和液相被膜分離，氣體分子通過擴(kuò)散進(jìn)入液相，實(shí)現(xiàn)無氣泡傳質(zhì)[9]。目前，膜接觸器主要用于化學(xué)合成和煙氣處理，而在O3氧化領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)較少[10]。為了使膜接觸器獲得更長的使用壽命和更大的接觸面積，膜材料須具有良好的抗氧化性和高延展性，而疏水聚四氟乙烯（PTFE）膜材料具有解決這一問題的潛力[11]。Bein 等[12]比較了不同膜材料的膜傳質(zhì)效果，發(fā)現(xiàn)疏水PTFE 膜的傳質(zhì)系數(shù)高于親水聚偏氟乙烯（PVDF）和無機(jī)膜。Li等[13]開發(fā)了一種利用疏水PTFE 膜的電催化膜接觸O3技術(shù)來提高氧化能力，并指出膜的孔隙率和接觸面積是影響該技術(shù)的關(guān)鍵因素。……