陽離子存在條件下超濾膜截留有機污染物的效能及機制.pdf

1、超濾技術(shù)目前已被廣泛用于去除水中的有機污染物，但其對有機污染物去除效能及機理因受水質(zhì)條件影響而未形成統(tǒng)一規(guī)律。本研究主要考察在水中不同陽離子存在條件下，超濾膜對水中人工有機微污染物、天然有機污染物截留效能的變化規(guī)律及機理，以期為提高膜截留有機污染物的效能及膜的抗污染性能提供理論指導(dǎo)。
　　首先，選取雙酚 A（BPA）作為有機微污染物的模型污染物，考察了超濾膜對雙酚A在不同陽離子及pH條件下的截留效能及機理。離子對BPA截留率的影響

2、程度遵循感膠離子序，即Mg2+>Li+>Na+，H+>OH-。本實驗利用水動力模型根據(jù)BPA溶質(zhì)在膜上的傳質(zhì)行為評估了BPA水化分子的斯托克斯半徑。研究發(fā)現(xiàn)在不同離子（Na+， Li+，Mg2+，H+和OH-）存在情況下，BPA分子截留率明顯下降。模型擬合結(jié)果顯示， BPA水化分子的有效分子尺寸也相應(yīng)減小。通過水動力模型擬合后，本研究認為這是由于加入的離子與溶質(zhì)水化分子之間競爭水分子導(dǎo)致溶質(zhì)分子部分去水化導(dǎo)致。這在宏觀上導(dǎo)致了溶質(zhì)截留率

3、的降低。
　　其次，選取富里酸作為水中天然有機污染物的模型污染物，考察了超濾膜在水中常見陽離子（Ca2+，Mg2+，K+和Na+）存在條件下對富里酸的截留效能及機理。本實驗分別考察了過濾富里酸過程中膜通量的變化，膜反沖洗效果變化，富里酸截留率變化以及過濾后富里酸形成膜污染形貌變化，富里酸分子聚沉變化等。與純富里酸溶液相比，溶液中加入單價無機氯化物（K+和Na+）后，溶液過濾通量有所降低，不可逆膜污染增多，膜通量恢復(fù)效果變差，富里酸

4、截留率略有增加；而當(dāng)溶液中加入二價無機氯化物（Ca2+和Mg2+）后，溶液過濾通量有所增加，且形成膜污染量雖有所增多，但膜污染容易清洗，膜通量恢復(fù)效果較好，富里酸截留率明顯增加。利用激光粒度分析儀（LPS）分析溶液粒徑分布得知，在二價無機鹽離子存在情況下，富里酸大分子會發(fā)生顯著聚沉現(xiàn)象并形成較大顆粒物，而單價無機鹽離子的影響則相對很小。利用原子力顯微鏡（AFM）和掃描電鏡-能譜（SEM-EDS）分析得知，單價無機鹽離子能夠使富里酸膠體粒

5、子形成致密的凝膠層堵塞膜孔，二價無機鹽離子則能夠與富里酸膠體結(jié)合連接生成較大的顆粒，堆積形成疏松多孔的濾餅層。由于兩種類型離子的作用影響不相同，導(dǎo)致了過濾過程宏觀現(xiàn)象的顯著差異。
　　進而，本研究考察了水中陽離子存在條件下，雙酚A與天然有機污染物共同存在時，超濾膜對上述兩類污染物的截留效能及機理。研究發(fā)現(xiàn)，隨著天然有機物濃度的增加，雙酚A的截留率也在增加，且疏水性天然有機物（腐植酸）對雙酚A截留率的提高效果優(yōu)于親水性天然有機污染物