顆粒活性炭生產廠家顆粒活性炭(GAC)固定床吸附-超濾用于頁巖氣廢水內部回用

　　顆粒活性炭廠家顆粒活性炭(GAC)固定床吸附-超濾用于頁巖氣廢水內部回用。

　　01

　　研究亮點

　　1. 探索了GAC固定床-UF工藝用于SGFPW的內部再利用。

　　2. 評估了EBCT對GAC固定床性能的影響。

　　3. 通過固定床處理，濁度和DOC降低 > 98.0% 和 > 33.7%。

　　4. GAC固定床吸附可有效減少UF膜污染。

　　5. 通過降低了污染物的親水性來減輕超濾膜污染。

　　02

　　文章簡介

　　膜工藝廣泛應用于頁巖氣返排液和采出水(SGFPW)再利用。然而，顆粒物和有機物會加劇膜污染，這是SGFPW再利用的主要限制因素之一。

　　本研究首次提出使用顆粒活性炭(GAC)結合超濾(UF)進行固定床吸附，以研究處理性能和膜污染機理。Temkin等溫線模型和偽二級動力學模型最好地描述了GAC對SGFPW的吸附。

　　不同空床接觸時間(EBCT)(30、60和90 min)的GAC固定床預處理對溶解有機碳(DOC)和濁度的去除率顯著，分別為34.7%~42.4%和98.1%~98.9%。根據超濾膜污染層的表征，顆粒物和有機物是造成膜污染的主要物質。

　　經GAC固定床處理后，總污染指數(TFI)和水力不可逆污染指數(HIFI)分別下降32.5%和18.3%以上，顯示了GAC固定床對膜污染的緩解作用。

　　根據XDLVO理論，GAC固定床還通過減少污染物與超濾膜之間的疏水相互作用來減輕膜污染。GAC固定床-UF工藝處理的出水水質符合SGFPW內部回用水質標準，是SGFPW回用的有效技術。

　　圖1. GAC對SGFPW中DOC的批量吸附和固定床吸附。 (a) GAC用量在8小時內DOC吸附量和去除率的影響。 (b) GAC在12小時內吸附DOC的動力學模型和擬合曲線。 (c) GAC在12小時內吸附DOC的等溫模型和擬合曲線。 (d)三種不同EBCT的GAC固定床對SGFPW中DOC吸附的穿透曲線。

　　圖2. GAC固定床對SGFPW吸附前后的熒光EEM光譜。 (a) EBCT為30分鐘的出水。 (b) EBCT為60分鐘的出水。 (c) EBCT為90分鐘的出水。 (d) GAC固定床吸附前的SGFPW原水。 (e) 吸附前后的熒光EEM光譜計算的最大熒光強度(Fmax)。

　　圖3. 通過三種不同EBCT(30、60、90 min)的GAC固定床處理前后SGFPW的TMP變化(a)及TFI和HIFI變化(b)。

　　圖4. 超濾膜表面污染的SEM-EDS分析。 (a) GAC固定床處理前的SGFPW。 (b) EBCT為30分鐘GAC固定床處理后的SGFPW。 (c) EBCT為60分鐘GAC固定床處理后的SGFPW。 (d) EBCT為90分鐘GAC固定床處理后的SGFPW。

　　圖5. GAC固定床處理前后污染物與UF膜之間的水接觸角(a)、表面張力(b)和界面粘結力自由能(c)。

　　圖6. 不同階段出水的不同污染物濃度。(a) 濁度;(b) 溶解性總固體(TDS);(c) DOC;(d) UV254;(e) GAC固定床吸附前后SGFPW離子濃度。

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