超聲時域反射法在線監(jiān)測納濾膜復(fù)合污染.pdf

1、納濾膜因其對二價離子和小分子有機(jī)物有很高的截留率，操作壓力低于反滲透膜等優(yōu)點，近年來在飲用水制備中發(fā)揮越來越大的作用，但天然水體中存在的鹽類、膠體、天然有機(jī)物和微生物等都會對膜造成不同程度的污染。因此，開發(fā)一種無損的監(jiān)測技術(shù)在線監(jiān)測膜污染過程對于實現(xiàn)膜污染的有效控制具有重要的指導(dǎo)作用，特別是多種污染物存在時，實時監(jiān)測這些污染物之間的相互作用和影響就顯得尤為重要。本課題采用超聲時域反射法(UTDR)在線監(jiān)測納濾膜硫酸鈣/生物膜和無機(jī)硅溶膠

2、/牛血清蛋白不同復(fù)合污染過程，深入探索了膜污染協(xié)同作用機(jī)理。
　　 首先，通過微生物培養(yǎng)技術(shù)在納濾膜表面成功培養(yǎng)生物膜，然后通過UTDR實時在線監(jiān)測硫酸鈣在生物膜上的沉積過程。結(jié)果表明，復(fù)合污染致使納濾膜通量下降變緩，鈣離子截留率有一定提高。主要原因是，如果沒有生物膜時硫酸鈣會直接傳遞并附著在膜表面，濾餅層增加的滲透壓作用明顯，導(dǎo)致通量下降較快；但當(dāng)生物膜存在時，其中的大顆?？梢宰鳛榱蛩徕}結(jié)晶的晶核誘導(dǎo)其沉積，鈣離子也可以與多糖

3、等絡(luò)合，減緩了濾餅層增加的滲透壓作用。超聲信號顯示復(fù)合污染中污染層密度更大，而且是不斷增大的動態(tài)過程。SEM圖顯示硫酸鈣在生物膜中插入沉積，并且重量分析得知有生物膜時硫酸鈣沉積量也多。
　　 其次，采用UTDR在線監(jiān)測無機(jī)硅溶膠和牛血清蛋白復(fù)合污染的過程。結(jié)果顯示，加鹽后的硅溶膠污染更加穩(wěn)定，而牛血清蛋白因為其粘度大、粒徑小引起膜污染現(xiàn)象嚴(yán)重，兩者復(fù)合污染后發(fā)現(xiàn)通量下降很快。超聲信號顯示復(fù)合污染比單一硅溶膠污染的污染層密度更大。

4、這主要是由于牛血清蛋白吸附在硅溶膠表面，再加上粘度增大，使污染物堆積密度增大，更容易造成污染。AFM圖也可以看出吸附牛血清蛋白后的硅溶膠顆粒變大，Zeta電位結(jié)果也顯示復(fù)合后的電位比硅溶膠單一溶液的要低，與納濾膜之間的斥力減小，更容易造成污染。
　　 總之，通過上述研究證明超聲技術(shù)可以成功應(yīng)用于復(fù)合污染監(jiān)測，與傳統(tǒng)評價方法（如通量、截留率、SEM圖、AFM圖、Zeta電位、重量分析等）有很好的對應(yīng)關(guān)系。超聲監(jiān)測技術(shù)能夠為膜污染監(jiān)