MFC-电催化膜反应器中PPy-PVDF/碳纤维膜的污水处理性能

为解决膜分离技术在水处理中存在膜污染和高能耗的问题，通过电氧化聚合法将聚吡咯(polypyrrole，PPy)沉积在PVDF/碳纤维膜上，制备高活性的PPy-PVDF/碳纤维膜；研究不同沉积时间对电催化膜催化活性的影响及微电场环境对PPy-PVDF/碳纤维膜污染的影响；并构建MFC-电催化膜反应器，测试反应器在处理污水时的产能效果。结果表明，恒电位(0.8 V)聚合10 min时，PPy10-PVDF/碳纤维膜的催化活性最高，PPy的最佳沉积密度为0.75 mg·cm−2。抗污染通量测试结果表明，在0.4 V·cm−1的微电场下，PPy10-PVDF/碳纤维膜的稳定通量(317 L·(m2·h)−1)比无电场时(212 L·(m2·h)−1)提高了约49.5%，说明MFC-电催化膜反应器中的微电场可以有效减缓膜污染。在MFC-电催化膜处理污水的过程中，反应器对COD去除率高达96%以上；反应器产能最大功率密度为166 mW·m−3，与空白PVDF/碳纤维膜(产能密度为99 mW·m−3)相比提高了约67%。PPy10-PVDF/碳纤维膜在MFC-电催化膜反应器表现出较高的污染物去除率、能源回收效率及对膜污染的有效控制。