近日，濟(jì)南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院趙艷俠教授課題組在環(huán)境領(lǐng)域頂級(jí)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(xué)術(shù)論文。2022級(jí)碩士研究生侯明倩為第一作者，導(dǎo)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(shì)絮凝物種的機(jī)理機(jī)制及混凝效果
優(yōu)勢(shì)絮凝物種的豐度是決定混凝劑混凝性能的關(guān)鍵。鈦基混凝劑因其混凝效率高而備受關(guān)注，但如何鑒定并分離主要絮凝物種是目前面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。先前我們課題組通過(guò)精確的控制鈦水解物種與OH- 之間的微界面反應(yīng)，利用電滲析法（ED）成功合成了富含優(yōu)勢(shì)絮凝物種的聚合氯化鈦（PTC）。
隨后，通過(guò)一步快速超濾分離法（UF），PTC在0.12 MPa氮壓下通過(guò)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(shì)絮凝物種的PTC-5k。電噴霧飛行時(shí)間質(zhì)譜法（ESI-TOF-MS）的結(jié)果證明，PTC-5k中的主要絮凝物為大比例信號(hào)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(shì)絮凝物種在PTC用量減少了33.0%的前提下，對(duì)有機(jī)物污染物的去除率提高了約15.0%。且TEM顯示PTC-5k存在的獨(dú)特雪花狀分支結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了其混凝時(shí)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(cuò)流過(guò)濾時(shí)極大的減輕了膜污染。
混凝效果實(shí)驗(yàn)表明PTC-5k在去除有機(jī)污染物方面明顯優(yōu)于PTC。與PTC相比，PTC-5k將有機(jī)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(cè)試討論了PTC-5k在有機(jī)物去除方面的具體優(yōu)勢(shì)。 PTC-5k 的 BP去除率為54%。關(guān)于氨，通過(guò)混凝去除率約為40%。
圖 2 PTC-5k混凝效果圖
本論文的研究結(jié)果不僅通過(guò)一步快速分離法分離了鈦基絮凝劑，實(shí)現(xiàn)了鈦基優(yōu)勢(shì)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(hù)以及膜濾混合工藝實(shí)際應(yīng)用等方面提供了巨大的參考價(jià)值。本研究受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金，山東省泰山學(xué)者青年專(zhuān)家計(jì)劃和山東省優(yōu)秀青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)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
