近日，濟南大學水利與環(huán)境學院趙艷俠教授課題組在環(huán)境領域頂級期刊《Water Research》上發(fā)表了題為“An innovative exploration to identify and isolate the dominant-flocculated-species from polytitanium chloride synthesized by electrodialysis”的學術論文。2022級碩士研究生侯明倩為第一作者，導師趙艷俠教授為該論文的通訊作者。
圖 1 超濾分離法分離優(yōu)勢絮凝物種的機理機制及混凝效果
優(yōu)勢絮凝物種的豐度是決定混凝劑混凝性能的關鍵。鈦基混凝劑因其混凝效率高而備受關注，但如何鑒定并分離主要絮凝物種是目前面臨的一個挑戰(zhàn)。先前我們課題組通過精確的控制鈦水解物種與OH- 之間的微界面反應，利用電滲析法（ED）成功合成了富含優(yōu)勢絮凝物種的聚合氯化鈦（PTC）。
隨后，通過一步快速超濾分離法（UF），PTC在0.12 MPa氮壓下通過截留分子量為5 kDa的超濾膜（由聚醚砜制成），成功分離出了富含優(yōu)勢絮凝物種的PTC-5k。電噴霧飛行時間質譜法（ESI-TOF-MS）的結果證明，PTC-5k中的主要絮凝物為大比例信號集中在m/z值為100和 500之間的中小型鈦水解物種。與 PTC 相比，這種優(yōu)勢絮凝物種在PTC用量減少了33.0%的前提下，對有機物污染物的去除率提高了約15.0%。且TEM顯示PTC-5k存在的獨特雪花狀分支結構增強了其混凝時網(wǎng)布卷掃和吸附架橋絮凝的能力。與 PTC 相比，PTC-5k形成的絮凝物更加緊密。因此，在混凝耦合陶瓷膜錯流過濾時極大的減輕了膜污染。
混凝效果實驗表明PTC-5k在去除有機污染物方面明顯優(yōu)于PTC。與PTC相比，PTC-5k將有機物的去除率提高了約15.0%。此外，PTC-5k被證明在降低濁度水平方面非常有效，在最佳劑量下，PTC-5k的殘余濁度約為1.79 NTU， PTC-5k的DOC去除效率比PTC高10%?20%。在最佳劑量下，PTC-5k顯著提高了UV254和DOC的去除率，分別提高了15%和11.6%。隨后，使用SEC-OCD-OND測試討論了PTC-5k在有機物去除方面的具體優(yōu)勢。 PTC-5k 的 BP去除率為54%。關于氨，通過混凝去除率約為40%。
圖 2 PTC-5k混凝效果圖
本論文的研究結果不僅通過一步快速分離法分離了鈦基絮凝劑，實現(xiàn)了鈦基優(yōu)勢絮凝物種的成功分離，為絮凝劑的純化、混凝效果的提升、環(huán)境保護以及膜濾混合工藝實際應用等方面提供了巨大的參考價值。本研究受國家自然科學基金，山東省泰山學者青年專家計劃和山東省優(yōu)秀青年創(chuàng)新團隊計劃的資助。論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135424004172
撰稿：侯明倩 編輯：張雅靜 編審：張偉
