陽離子存在條件下超濾膜截留有機(jī)污染物的效能及機(jī)制.pdf

1、超濾技術(shù)目前已被廣泛用于去除水中的有機(jī)污染物，但其對(duì)有機(jī)污染物去除效能及機(jī)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(duì)水中人工有機(jī)微污染物、天然有機(jī)污染物截留效能的變化規(guī)律及機(jī)理，以期為提高膜截留有機(jī)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(jī)微污染物的模型污染物，考察了超濾膜對(duì)雙酚A在不同陽離子及pH條件下的截留效能及機(jī)理。離子對(duì)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(shí)驗(yàn)利用水動(dòng)力模型根據(jù)BPA溶質(zhì)在膜上的傳質(zhì)行為評(píng)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(dòng)力模型擬合后，本研究認(rèn)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(jī)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(duì)富里酸的截留效能及機(jī)理。本實(shí)驗(yàn)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(jià)無機(jī)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(jià)無機(jī)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(jià)無機(jī)鹽離子存在情況下，富里酸大分子會(huì)發(fā)生顯著聚沉現(xiàn)象并形成較大顆粒物，而單價(jià)無機(jī)鹽離子的影響則相對(duì)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(jià)無機(jī)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(jià)無機(jī)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(jìn)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(jī)污染物共同存在時(shí)，超濾膜對(duì)上述兩類污染物的截留效能及機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，隨著天然有機(jī)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(jī)物（腐植酸）對(duì)雙酚A截留率的提高效果優(yōu)于親水性天然有機(jī)污染物