正滲透膜對(duì)卡馬西平的去除性能研究.pdf

1、近年來(lái)，在許多水源地和污水處理廠出水中檢測(cè)出了多種微量有機(jī)污染物質(zhì)一藥物和個(gè)人護(hù)理用品（pharmaeeutieals and Personal Care Produets，PPCPS），這些有機(jī)污染物物質(zhì)源于人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)中的無(wú)序排放，具有較強(qiáng)的生物活性和生物降解緩慢的特征，對(duì)人類的健康造成了持久性的危害。其中治療癲癇癥、神經(jīng)痛和中樞系統(tǒng)性尿毒癥、多尿癥的卡馬西平，因其顯著藥效而被大量使用。但其往往會(huì)增加罹患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，長(zhǎng)

2、期暴露于這些藥物對(duì)像新生兒或因現(xiàn)有疾病服用該藥等高危人群具有潛在風(fēng)險(xiǎn)。已經(jīng)有研究證明反滲透和納濾是處理含卡馬西平污水有效的方法，其機(jī)理是使用過(guò)濾和截留作用，如空間位阻、靜電排斥以及溶質(zhì)和膜之間的疏水作用等。但壓力驅(qū)動(dòng)膜處理技術(shù)易遭受膜污染，并且能耗大。而正滲透（Forward Osmosis）是一種新型的膜處理技術(shù)，由于低污染、低能耗、常溫常壓下運(yùn)行，無(wú)需外加壓力，過(guò)程簡(jiǎn)單且易于操作等優(yōu)點(diǎn)，在污水處理、醫(yī)藥及能源等領(lǐng)域均有潛在的利用價(jià)值

3、。
　　在本研究中，首先采用三種商業(yè)正滲透膜研究了膜活性層朝向、汲取液濃度、流速和汲取液溶質(zhì)對(duì)卡馬西平截留效果的影響。結(jié)果表明，由于膜多孔支撐層間濃縮濃差極化引起了較高的濃度梯度，活性層朝汲取液的壓力阻尼滲透（PRO）模式下卡馬西平截留率小于活性層朝原料液的正滲透（FO）模式。隨著汲取液濃度從0.5mol/L升高到1.5mol/L，三種膜對(duì)卡馬西平截留效果有所提高，但增幅逐漸減小且高濃度的汲取液會(huì)引起嚴(yán)重的鹽返混。CTA-NW膜對(duì)

4、卡馬西平的截留率隨濃度不斷提高，高濃度增長(zhǎng)緩慢。CTA-ES膜對(duì)卡馬西平的截留率隨著濃度的不斷均勻增加。而TFC-ES膜在FO模式低濃度增加，高濃度反而減小。流速對(duì)于聚酰胺活性層聚酯篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)TFC-ES膜的影響比醋酸纖維素活性層（CTA）膜影響顯著，當(dāng)流速?gòu)?cm/s增加到24cm/s，醋酸纖維素活性層聚酯無(wú)紡布結(jié)構(gòu)CTA-NW膜隨著膜兩側(cè)流速的增加對(duì)卡馬西平截留率反而下降。CTA-ES膜對(duì)卡馬西平的截留率變化不大。TFC-ES膜FO模

5、式下其截留率隨著流速的先增加后減小，PRO模式下其截留率不斷增加。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NaCl是截留卡馬西平最適合的汲取液溶質(zhì)，對(duì)卡馬西平的截留率隨著水通量增加而增加，但是過(guò)高的鹽返混可能導(dǎo)致卡馬西平截留率的下降。在正滲透實(shí)驗(yàn)中，醋酸纖維素活性層聚酯篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)的CTA-ES膜對(duì)卡馬西平的截留率始終高于CTA-NW、TFC-ES膜，對(duì)卡馬西平的截留效果最好，三種商業(yè)膜抗污染性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)在FO模式下三種膜均顯示出較好的水通量穩(wěn)定性下降約20％，PRO模式

6、。三種商業(yè)膜水通量下降明顯，水通量下降約40%。
　　實(shí)驗(yàn)又以PET無(wú)紡布為支撐層應(yīng)用靜電紡絲制備PSf復(fù)合納米纖維，然后通過(guò)界面聚合法在PSf/PET納米復(fù)合纖維上成功制備復(fù)合正滲透膜，改變不同的紡絲電壓和聚合物濃度，優(yōu)化紡絲條件。發(fā)現(xiàn)在最優(yōu)的25KV電壓下，PSF濃度從15%到25%時(shí)，在FO模式和PRO模式條件下，三種比例正滲透膜水通量隨聚合物濃度先增高后降低，三種比例膜均呈現(xiàn)較高的通量25-36L/(m22h)，以及較低的

7、鹽返混通量0.02-0.1g/(m22h)。FO模式的純水通量比PRO模式小，鹽返混通量相反。在相同條件下，靜電紡制備的 PSF-PET膜純水通量要高于三種商業(yè)膜，F(xiàn)O模式下約2~4倍，PRO模式下甚至高達(dá)2~7倍。鹽返混通量比商業(yè)膜小兩個(gè)數(shù)量級(jí)左右，在對(duì)卡馬西平的截留實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三種比例的靜電紡復(fù)合正滲透膜均對(duì)卡馬西平有較好的截留效果，截留率高達(dá)84%-95%，略優(yōu)于兩種CTA商業(yè)膜，遠(yuǎn)高于TFC膜。靜電紡制備的PSF復(fù)合正滲透膜抗污染