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关键词：
赤潮微藻,浒苔,抑制作用,抑藻物质,提取
发表时间：
2012-08-20 16:56:37
摘要:随着水源污染的加剧和水质标准的提高，超滤成为替代饮用水常规处理技术的最佳选择之一. 然而，由于超滤膜的截留相对分子质量相对于水中天然有机物(NOM) 的相对分子质量较大，导致它对NOM 的去除率不高;同时，膜污染的存在严重制约了超滤技术的更广泛应用. 本研究比较了中性未改性再生纤维素膜(RC) 和荷负电改性再生纤维素膜过滤腐殖酸溶液和原水中天然有机物时的截留率和通量变化，并进行了膜阻力的分析. 相对分子质量100 × 103 的未改性RC 膜对腐殖酸的初始截留率为59% ，超滤4 h 时的通量下降为32% ;而相应的荷负电改性RC 膜对腐殖酸的初始截留率提高到92% ，通量下降为25% . 较未改性中性RC 膜，荷负电改性RC 膜对原水中NOM 的去除增加了20% ，而超滤2. 5 h 时通量下降减少了12% . 结果表明，荷电超滤膜不仅可利用超滤膜对NOM 通过筛分作用原理进行截留，还可充分利用NOM 和膜之间的静电相互排斥作用来有效提高对NOM 的去除，同时降低膜污染阻力，使得膜通量下降减少.
天然有机物( NOM) 是动植物在自然循环过程中经腐烂分解所产生的大分子有机物［1］. NOM 不仅造成色度、异臭味、配水管网的腐蚀和生物不稳定性，也是氯化消毒副产物( DBPs) 的重要前驱物，是导致饮用水质突变性增加的主要因素. 另外，NOM还会影响微囊藻毒素的光降解［2］，与重金属、农药形成复合体，增加了这些物质的持久性与生物积累性［3］. 因此关于饮用水中NOM 的去除一直是近年来水处理界的热点，也是需迫切解决的问题.
由于膜技术工艺简单、能耗低、不需额外添加药剂、运行可靠、设备紧凑和容易自动控制等优点，近年来在水处理工业生产中应用很广泛. 目前常见的几种膜技术主要有:反渗透(RO)、纳滤( NF)、超滤(UF) 等. RO 和NF 虽然对NOM 有良好的截留性能，但运行压力高，能耗大. 另外，RO 和NF 都对水中人体健康有益的离子、硬度、碱度以及微量元素有较好的去除，出水不适合长期饮用. UF 能有效除去悬浮颗粒、胶体杂质、细菌和病菌孢囊. 然而，由于它的截留相对分子质量较大，导致它对水中NOM 的去除率不高［4］，同时，膜污染也制约了UF 的应用.如何提高NOM 的去除率和减少膜污染，国内外科研工作者做了大量的研究工作. 将UF 和其它物理化学过程( 如吸附、絮凝等) 组合是一可行的方法，然而，这使得整体工艺复杂，且处理效果对另增加的工艺有很大的依赖.NOM 在天然水体中为带负电荷的大分子有机物［5］. 有研究表明，超滤过程中静电相互作用对NOM 的去除和膜污染有很大的影响，因此可以选择荷负电的超滤膜来提高对NOM 的去除. 例如:Cho［6］和Reddy［7］等采用疏水性的荷负电超滤膜对
NOM 进行超滤实验. 结果表明，与相同截留相对分子质量的中性膜相比，荷电膜能显著提高NOM 的截留率，减少NOM 的吸附，并减轻膜的污染. 他们推断这是由于荷负电膜和荷负电的NOM 之间静电排斥作用的结果. 然而，他们的比较是基于不同膜材料上进行的，荷负电超滤膜是基于薄膜复合( thinfilm-composite，TFC) 技术制备的，膜表面为芳香族、脂肪族以及羧酸官能团构成的材料，而中性膜为再生纤维素膜材料. 到目前为止，尚鲜见有利用截留相对分子质量相同、同种膜材料、仅荷电量不同的超滤膜，进行其对天然有机物去除和膜污染行为比较的研究报道. 腐殖酸(HA) 占NOM 的50% ～ 90%［8］，具有较大的相对分子质量和较强的疏水性，已有研
究表明腐殖酸是超滤过程中的主要污染物，例如:Schafer 等［9］观察到超滤过程中，富里酸仅引起15%的通量下降，腐殖酸引起78% 的通量下降. 相比于富里酸等，腐殖酸对于膜性能的影响更大. 因此许多研究者在实验室研究中采用腐殖酸代替天然水体中的NOM 进行研究［10，11］. 本研究采用国际上广泛使用的Aldrich 公司生产的腐殖酸标样( 记为AldrichHA，从土壤中提取的腐殖酸，它的相对分子质量分布较广，平均相对分子质量为140 × 103［12］) ，另外，采集上海某水厂的原水，比较改性和未改性再生纤维素膜过滤腐殖酸溶液和原水中天然有机物时通量和截留率的变化，考察了荷负电改性超滤膜对天然有机物去除以及膜污染行为的影响，并进行了膜阻
力分析.
由于膜技术工艺简单、能耗低、不需额外添加药剂、运行可靠、设备紧凑和容易自动控制等优点，近年来在水处理工业生产中应用很广泛. 目前常见的几种膜技术主要有:反渗透(RO)、纳滤( NF)、超滤(UF) 等. RO 和NF 虽然对NOM 有良好的截留性能，但运行压力高，能耗大. 另外，RO 和NF 都对水中人体健康有益的离子、硬度、碱度以及微量元素有较好的去除，出水不适合长期饮用. UF 能有效除去悬浮颗粒、胶体杂质、细菌和病菌孢囊. 然而，由于它的截留相对分子质量较大，导致它对水中NOM 的去除率不高［4］，同时，膜污染也制约了UF 的应用.如何提高NOM 的去除率和减少膜污染，国内外科研工作者做了大量的研究工作. 将UF 和其它物理化学过程( 如吸附、絮凝等) 组合是一可行的方法，然而，这使得整体工艺复杂，且处理效果对另增加的工艺有很大的依赖.NOM 在天然水体中为带负电荷的大分子有机物［5］. 有研究表明，超滤过程中静电相互作用对NOM 的去除和膜污染有很大的影响，因此可以选择荷负电的超滤膜来提高对NOM 的去除. 例如:Cho［6］和Reddy［7］等采用疏水性的荷负电超滤膜对
NOM 进行超滤实验. 结果表明，与相同截留相对分子质量的中性膜相比，荷电膜能显著提高NOM 的截留率，减少NOM 的吸附，并减轻膜的污染. 他们推断这是由于荷负电膜和荷负电的NOM 之间静电排斥作用的结果. 然而，他们的比较是基于不同膜材料上进行的，荷负电超滤膜是基于薄膜复合( thinfilm-composite，TFC) 技术制备的，膜表面为芳香族、脂肪族以及羧酸官能团构成的材料，而中性膜为再生纤维素膜材料. 到目前为止，尚鲜见有利用截留相对分子质量相同、同种膜材料、仅荷电量不同的超滤膜，进行其对天然有机物去除和膜污染行为比较的研究报道. 腐殖酸(HA) 占NOM 的50% ～ 90%［8］，具有较大的相对分子质量和较强的疏水性，已有研
究表明腐殖酸是超滤过程中的主要污染物，例如:Schafer 等［9］观察到超滤过程中，富里酸仅引起15%的通量下降，腐殖酸引起78% 的通量下降. 相比于富里酸等，腐殖酸对于膜性能的影响更大. 因此许多研究者在实验室研究中采用腐殖酸代替天然水体中的NOM 进行研究［10，11］. 本研究采用国际上广泛使用的Aldrich 公司生产的腐殖酸标样( 记为AldrichHA，从土壤中提取的腐殖酸，它的相对分子质量分布较广，平均相对分子质量为140 × 103［12］) ，另外，采集上海某水厂的原水，比较改性和未改性再生纤维素膜过滤腐殖酸溶液和原水中天然有机物时通量和截留率的变化，考察了荷负电改性超滤膜对天然有机物去除以及膜污染行为的影响，并进行了膜阻
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