超滤膜在水处理中的应用价值得到了广泛认可,而超滤膜在净水过程中,自身会不可避免地受到污染,如何在保证水质的前提下降低膜污染,是膜技术领域研究的重点和难点。为改善超滤膜的过滤性能,降低膜污染速率,本文提出了荷电TiO2电场预涂层法。荷电Ti02电场预涂层是指采用荷电改性后的Ti02在电场作用下吸附于膜表面,依靠带电载体形成的预涂层隔离导致膜污染的胶体和大分子有机物等物质,大幅降低膜污染。在pH=5-6条件下,经十二烷基苯磺酸钠改性后的TiO2带电性能和分散性能都得到明显改善。Ti02颗粒经荷电改性后中位径从6.431μm上升到7.579μm,其中小于膜孔径的颗粒所占比例为零,因此Ti02颗粒不会进入膜孔造成堵塞。吸附实验表明,荷电Ti02颗粒对有机物有很好的吸附效果,而对氨氮吸附效果不明显。在外加电场的作用下,采用荷电改性TiO2涂覆超滤膜表面的预涂层方式,进行了预涂层工艺改善超滤膜过滤性能的试验。结果表明,荷电Ti02电场预涂层能阻隔污染物与膜直接接触,降低膜污染速率。在电场强度30V/cm、涂层时间10min、涂层液浓度2g/l的条件下,运行五个周期后的膜通量仍能恢复至初始通量的76.5%,较未涂层处理的膜提高18.5%。试验还表明,荷电TiO2电场预涂层可能存在一个“最佳涂层厚度”,当涂层厚度为“最佳涂层厚度”时,超滤膜过滤性能改善最好。预涂层后的超滤膜出水浊度始终小于0.6NTU,而同期对照组出水浊度一直大于0.6NTU,在20天的运行记录中有多天出水浊度≥1NTU,表明预涂层能对引起水体浑浊的物质起到良好的吸附截留作用。预涂层后的超滤膜出水氨氮平均浓度为0.86mg/L,略高于对照组的0.83mg/L,这是因为Ti02对氨氮的吸附效果不明显,预涂层覆盖在膜表面减少了膜对氨氮的有效吸附面积,从而影响了对氨氮的去除效果。预涂层后超滤膜对高锰酸盐指数的平均去除率为63.6%,比对照组提高了10.7%,TiO2颗粒粒径很小比表面积很大,能够对水中的有机污染物起到很好的吸附作用。总体来说,荷电Ti02预涂层能够提高超滤膜的出水水质。在试验时段内,预涂层后的超滤膜滤饼层过滤系数Kc和膜孔吸附系数Kp都比对照组小,表明预涂层能够同时改善超滤膜的滤饼层污染和膜孔吸附污染,两组试验的Kp值都不断减小,说明滤饼层的形成会减缓膜孔吸附污染。对膜表面污染物进行理化分析后发现,对照组滤饼层中胶体物质含量最大(66%),固体悬浮物含量很小(19%),而预涂层后的超滤膜滤饼层中的固体悬浮物含量最大(50%),胶体物质含量有所降低(45%),滤饼层中大颗粒的增加可以提高滤饼层的粗糙度,降低滤饼比膜阻力。与对照组相比,预涂层后的超滤膜膜孔吸附阻力Rp由6×1011m-1下降到3×1011m-,滤饼比膜阻力acc由2.29×1011μg下降到1.30×1011m/g,表明预涂层后的超滤膜滤饼层更加松散,不可逆污染所占比例大幅减小,这解释了预涂层后的超滤膜反冲洗膜通量更易恢复。