改性超濾膜去除水中天然有機(jī)物的研究.pdf

1、天然有機(jī)物(NaturalOrganicMatter，NOM)廣泛存在于地表和地下水中，是多種消毒副產(chǎn)物的前驅(qū)物。如何有效地去除水中NOM對于提高給水水質(zhì)、滿足日益嚴(yán)格的飲用水標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義。超濾（Ultrafiltration，UF）能有效去除水中的懸浮顆粒、膠體雜質(zhì)、微生物、細(xì)菌病毒和一定量的可溶性有機(jī)物，是替代傳統(tǒng)飲用水處理技術(shù)的理想選擇，目前正在飲用水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，由于超濾膜的截留分子量較大，導(dǎo)致它不能有效地去除

2、水中的NOM。同時，膜污染問題是制約其廣泛應(yīng)用的另一個原因。
　　 本研究通過對再生纖維素膜(RegeneratedCellulose，RC)進(jìn)行荷電改性，比較中性膜和荷電超濾膜對水中NOM的去除率和膜通量的衰減情況。考察膜改性的荷電量、截留分子量、膜材料和NOM的不同組分對荷電超濾過程的影響。此外，還研究了溶液pH值、離子強(qiáng)度和代表水體硬度的鈣離子濃度等溶液環(huán)境因素對荷電超濾行為的影響。最后進(jìn)一步比較了荷電超濾膜與納濾膜對水中

3、NOM的去除效果。
　　 為了獲得更加耐用、抗污染的超濾膜，本研究還通過添加聚乙二醇(PolyethyleneGlycol，PEG)、氯化鋰(LiCl)和二氧化鈦(TiO2)等添加劑，制備并表征了改性后的聚偏氟乙烯(PolyvinylideneFluoride，PVDF)超濾膜。在死端過濾和錯流過濾的實驗條件下，研究了不同種類的改性PVDF超濾膜對水中NOM的去除率和膜通量的衰減情況。同時，重點考察了TiO2改性后的PVDF超濾

4、膜的光催化性能。
　　 研究結(jié)果表明，對中性RC膜進(jìn)行荷電改性，在傳統(tǒng)篩分機(jī)理和靜電相互作用力的共同作用下，可以有效提高截留率，同時減輕膜污染。對比實驗結(jié)果表明，在去除水中NOM的應(yīng)用環(huán)境中，荷電超濾膜具備替代納濾膜的技術(shù)可行性。膜的截留分子量、改性后的荷電量、膜材料的性質(zhì)以及NOM組分的親疏水性對荷電超濾過程有著重要影響。此外，溶液環(huán)境因素同樣影響荷電超濾膜的性能。盡管溶液環(huán)境因素對中性膜和荷電超濾膜的截留率和膜通量衰減的影響

5、幅度不同，但趨勢基本一致。水體的pH值通過質(zhì)子化作用影響NOM分子和荷電膜表面的荷電量。水體的離子強(qiáng)度影響NOM分子的物理化學(xué)性質(zhì)，改變NOM分子的形狀以及膜表面的靜電屏蔽作用力。代表水體硬度的鈣離子濃度影響膜與NOM分子的靜電相互作用力的大小以及膜表面濾餅層的致密/疏松程度。所以，在應(yīng)用超濾膜去除水中天然有機(jī)物的過程中，不僅要考察膜本身的性質(zhì)（如截留分子量、荷電量、膜材料的親疏水性），還要考慮溶液環(huán)境等諸多影響因素，以便在提高截留率的

6、同時，減輕膜污染。
　　 在研究具有光催化性能的TiO2改性PVDF超濾膜的制備與改性實驗中，研究結(jié)果表明，將TiO2納米顆粒按適當(dāng)比例添加到PVDF膜中，可以有效提高截留率，同時減輕膜污染。TiO2納米顆粒的添加可以改善PVDF膜的親水性，同時提高截留率。TiO2改性PVDF膜在光催化條件下還具有良好的自清潔性能。光催化條件下的TiO2改性PVDF膜在錯流過濾實驗中，污染物在膜表面的沉積與污染物的光催化降解這兩種過程可能會達(dá)到