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关键词：
催化臭氧化,臭氧,钛酸铋,橙IV,高级氧化
发表时间：
2013-01-29 15:58:53
城市污水二级出水有机物分子量分布和亲疏水特性对纳滤膜污染的影响
李铭 | -> | 1074| 0| 0.438282MB |分子量分布,亲疏水性,纳滤,比通量,膜污染
摘要: 分别采用分子量分级膜和XAD-8 树脂, 研究了污水厂二级出水中有机物分子量分布特征及不同分子量分布区间亲疏水有机物的相对含量, 考察了分子量分布及亲疏水特性对纳滤膜透水性能的影响. 结果表明, 二级出水有机物中, 小分子亲水性有机物含量最高, 小于2k 的有机物占总有机物含量的45. 61%, 其中亲水性物质占28. 07%, 疏水性物质占17. 54%; 不同特征的原水分别经纳滤膜过滤, 分子量分布对膜污染影响较大, 分子量小于30k 时, 分子量区间越小, 比通量衰减越快, 分子量大于30k时, 分子量区间越大, 比通量衰减越快, 且分子量较小的有机物通量衰减程度大于分子量较大有机物; 在分子量分布相同区间内, 亲水性有机物的比通量衰减较慢, 说明相同分子量时, 膜对亲水性物质的截留率较低, 而疏水性物质是引起膜通量衰减的主要原因.
随着水资源日益短缺和水质标准的不断提高,饮用水的深度处理与污水回用处理等研究越加迫切. 膜技术因具有能耗较少、处理后出水水质好等优点而被广泛采用, 但膜污染引起的通量下降或膜压差上升会导致运行费用和制水成本增加, 限制了膜技术的推广. 有研究表明( N gh iem et al. , 2007;Tang et al. , 2007), 膜孔径较大时更易引起污染物吸附、膜孔窄化和膜孔堵塞, 从而导致更严重的膜污染. 由于纳滤膜孔径介于超滤和反渗透之间, 而运行压力低于反渗透膜, 故纳滤膜的应用受到广泛关注. 很多研究表明, 膜特征、溶质特征、溶液物化特性、操作条件及膜-溶质-溶剂之间的相互作用都会降低纳滤膜过滤分离性能, 影响膜污染特征.
有研究报道( Yuan et al. , 2000; Tu et a l. ,2005) , 疏水性的大分子有机物NOM 易与疏水性膜相互吸附, 导致膜通量衰减, 是控制膜污染速率和程度的主要污染物; 另外, 粒径小于膜孔径的疏水性小分子物质也易在膜孔内形成吸附, 造成膜孔窄化, 在较低浓度时就能引起膜污染( Hahn et a l. ,2004; Lindau et al. , 1998) . 但是, 也有研究者发现(M¾ntt¾ri et al. , 2000), 某些疏水性有机物会优先吸附在疏水膜上, 其亲水键面向溶液相, 改变了膜表面接触角, 增大了膜的亲水性能, 反而使膜通量增大. 而另有研究结果表明, 一些亲水性大分子有机物, 如蛋白质、多糖等, 易在膜表面沉淀或结垢,其引起的膜通量衰减是膜滤过程中的主要问题( Park et al. , 2006; Li et al. , 2007 ) ; B raeken 等( 2005)也发现, 由于亲水性物质比疏水性物质易发生水合作用, 使亲水性物质的半径增大, 更易引起膜孔堵塞. 除了亲疏水性对膜污染的影响, 王磊等( 2003)研究表明, 错流速率增大时, 在膜表面高分子量污染物比例逐渐增大, 在膜表面形成结构相对疏松污染层; 而错流速率降低时, 低分子量物质会逐渐沉积在膜表面形成较密实的污染层. 综上所述, 有机物的相对分子质量分布和亲疏水性都对膜污染影响很大.
在污水回用方面, 二级出水有机物是引起膜污染的主要物质, 但二级出水水质复杂. 根据来源不
同, 二级出水有机物主要包括: 来自地表水的天然有机物NOM、来自生活污水中的合成有机复合物
SOC和消毒副产物DBPs及废水生物处理过程中溶解性生物产物SMP( D rew es et al. , 1999 ), 其中, 既包括多糖、腐殖质、蛋白质胶体等亲/疏水性大分子有机物( Rosenberger et al. , 2006; Jarusutthiraket al. , 2006) , 也包括氨基糖、核糖等亲/疏水性小分子有机物( Barker et al. , 2000) . 由于不同有机物具有多分散性, 因此, 引起的膜污染机理更加复杂.
对于膜污染的机理, 由于污水水质、污水厂处理工艺、操作条件及试验条件、不同类型的膜的差异, 使国内外不同研究者所得研究结论存在许多矛盾.
本研究中拟采用西安某水质净化中心二级出水为研究对象, 利用分子量分级膜将二级出水有机
物进行分离, 得到分别包含不同分子量(MW )有机物的试验水样, 采用XAD-8树脂进一步分离得到不
同MW 分布的亲水性有机物, 最后进行纳滤膜污染试验, 旨在探明二级出水有机物分子量分布和亲疏
水性及其对纳滤膜的膜污染特征, 为纳滤膜应用于二级水再生回用奠定一定的基础.
在污水回用方面, 二级出水有机物是引起膜污染的主要物质, 但二级出水水质复杂. 根据来源不
同, 二级出水有机物主要包括: 来自地表水的天然有机物NOM、来自生活污水中的合成有机复合物
SOC和消毒副产物DBPs及废水生物处理过程中溶解性生物产物SMP( D rew es et al. , 1999 ), 其中, 既包括多糖、腐殖质、蛋白质胶体等亲/疏水性大分子有机物( Rosenberger et al. , 2006; Jarusutthiraket al. , 2006) , 也包括氨基糖、核糖等亲/疏水性小分子有机物( Barker et al. , 2000) . 由于不同有机物具有多分散性, 因此, 引起的膜污染机理更加复杂.
对于膜污染的机理, 由于污水水质、污水厂处理工艺、操作条件及试验条件、不同类型的膜的差异, 使国内外不同研究者所得研究结论存在许多矛盾.
本研究中拟采用西安某水质净化中心二级出水为研究对象, 利用分子量分级膜将二级出水有机
物进行分离, 得到分别包含不同分子量(MW )有机物的试验水样, 采用XAD-8树脂进一步分离得到不
同MW 分布的亲水性有机物, 最后进行纳滤膜污染试验, 旨在探明二级出水有机物分子量分布和亲疏
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