电场对超滤膜污染和去除性能影响的研究_张翀

图1试验工艺流程Fig.1Flowchartofexperimentalprocess+-��������������������������������������药物与个人护理品（PPCPs）作为一类大量使用和具有潜在生理效应的新型化学物质，近年来受到科学界和社会的普遍关注。PPCPs在环境中的分布主要通过水相传递和食物链扩散，其连续性输入使得它们在环境中呈现出一种持久存在的状态。目前人们广泛使用的护发、化妆和皮肤滋养产品中为了达到防晒保护的功能，一般都加入一种或多种防晒剂。该类物质主要有机活性成分大都含有单环或多环的类芳香结构，有着较强的亲脂性，随着生活污水及工业废水排放而进入水体环境，从而进一步在生物链中迁移、循环[1-5]。防晒剂的长期低剂量的暴露可能对人体健康和水生生态系统具有潜在的危害性。膜分离技术是近几十年迅速发展的新兴、高效分离技术，大量研究证实膜处理技术能有效去除饮用水中农药类、人工合成类以及天然雌激素类等多种内分泌干扰物质。国内外许多专家和学者为减少乃至消除浓差极化和膜污染的影响，采取了多种控制方法，将电场作用引入到膜分离过程中就是其中方法之一[6-8]。电场在附加电场膜分离过程中发挥着重要作用，电场的存在使得膜表面边界层的颗粒浓缩将得到缓解，膜阻力降低，而且随着电场强度的增加，过滤速度（通量）随之增加。本文选择羟苯甲酮（Benzophenone-3，BP-3）作为目标污染物，主要研究附加电场的膜处理工艺，比较分析附加电场后对膜滤过程的影响，并且考察该种改进的超滤膜工艺是否可以有效去除水体中典型的PPCPs类物质BP-3。1试验部分1.1试验试剂及试验装置甲醇（色谱纯，Fluka），氯化钠、氢氧化钠（分析纯），盐酸（优级纯），腐植酸（Aldrich），羟苯甲酮（98%，Aldrich），超纯水（由Millipore超纯水机制备）。试验用膜为江苏蓝天佩尔膜厂家提供的聚偏氟乙烯（PVDF）浸没式超滤平板膜，单片膜有效面积：0.01937m2；膜孔径0.08～0.10μm；外框架：ABS；骨架：ABS。试验装置见图1。电极形状为板状，阳极为钌铱混合金属氧化物涂层钛阳极，阴极为纯钛板，试验时阳极放置于平板膜的进水一侧，阴极放置于另外一侧；直流电源采用双路高精密直流稳压电源，电场对超滤膜污染和去除性能影响的研究张翀，陈鑫，邓慧萍，张瑞金（同济大学长江水环境教育部重点实验室，上海200092）摘要：研究了电场对超滤膜污染和去除性能的影响。结果表明，原水中的腐植酸在电场中发生电泳迁移，减少了向膜表面的移动，同时发生凝聚现象，沉积在膜表面形成疏松的滤饼层，有效的减缓了膜污染。经过与普通超滤膜过滤的平行试验比较得出，附加电场后对羟苯甲酮（BP-3）的去除率提高了70%～100%。同时发现，吸附是大孔径低压膜去除小分子BP-3的主要作用，水中腐植酸的存在对超滤去除BP-3有一定的促进作用。通过稀HCl、NaOH溶液浸泡和水力冲洗，可有效消除膜污染，使得膜过滤通量得到恢复。关键词：电场；超滤；膜污染；去除中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000-3770(2012)01-0126-004收稿日期：2011-06-24基金项目：水体污染控制与治理科技重大专项资助项目（2008ZX07425-007）作者简介：张翀（1988－），女，硕士研究生，研究方向为水污染控制；E-mail：backynnej@hotmail.com第38卷第1期2012年1月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.38No.1Jan.,2012126电压可调范围为0～60.0V；跨膜压差采用精密真空表测量；膜通量由电子天平（UW-6200H）实时测量的重量换算而得；采用蠕动泵提供膜工作动力（BT100-2J）；工作期间将膜装置放入低温恒温槽（DKB-1615）可以保证相对稳定的温度条件。1.2测试仪器与方法在用去离子水配置原水考察超滤膜去除BP-3效率时，采用紫外可见光分光光度计（UV2550）在290nm特征波长下，根据吸光度值，进行定量计算。BP-3在0～10mg·L-1的质量浓度范围内，线性关系良好（标准曲线y=0.0632x-9E-05，R2=0.9998）。用腐植酸配置原水，考察负载和不负载电场超滤膜的去除效率时，利用高效液相色谱进行检测（HPLC1200）。检测器：二极管阵列检测器（DAD）；检测波长290nm；C18色谱柱（250×4.6mm）；流速：1.0mL·min-1；进样量：10μL；混合流动相：V水/V甲醇（30%/70%）。根据峰面积的比值，进行去除率的计算。利用水质多参数分析仪（PH/cond340i）测量pH和电导率值。水中的溶解性有机物（DOM），它是一类重要的物理化学性质活跃