二级处理水中溶解性有机物特征及其对纳滤膜性能的影响_李文凤

以城市二级处理水作为原水，进行再生处理的技术开发与研究，已是水处理工作者为节约水资源促进国明经济可持续发展而面临的重要课题。膜技术作为城市二级处理水的深度处理技术具有巨大的优势和应用前景。然而在膜高度去除水中无机、有机污染物的同时，膜污染引起的透水性能的降低成为膜分离技术普及应用的中心课题之一[1-3]。研究结果表明[4]，有机物是引起纳滤膜污染的主要原因之一。为避免膜污染，确定影响膜性能的污染物的性质是相当重要的。但是，城市二级处理水中溶解性有机物的不同溶质特性对纳滤膜性能的影响有待研究。本研究旨在从城市二级处理水中有机物的分子量分布出发，研究不同的分子量分布和不同亲疏水性有机物对纳滤膜性能的影响，得出引起纳滤膜污染的污染物的分子量分布特征和亲疏水性质。1材料与方法1.1试验材料与设备试验原水为西安市北石桥污水净化中心二级处理水，经0.45μm的微孔滤膜过滤，去除颗粒态和非溶解态物质。分子量分级膜采用截留分子量分别为100、50、30、10kDa的PES（聚醚砜）和2kDa的PEK（聚醚酮）系列超滤膜（中国科学院上海应用物理研究所）。分离树脂采用罗门哈斯公司的Am-berliteXAD-8树脂，吸附疏水性有机物。超滤器为SCM杯式超滤系统（中国科学院上海应用物理研究所），有效容积为300mL，有效膜过滤面积为3.32×10-3m2；压力驱动采用高纯氮气，驱动压力为0.1MPa；纳滤膜采用BDX4040N-70芳香聚酰胺膜（杭二级处理水中溶解性有机物特征及其对纳滤膜性能的影响李文凤，王磊，王旭东，张立卿（西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055)摘要:本试验采用分子量分级膜和XAD-8树脂,分析了城市二级处理水的溶解性有机物分子量和亲疏性分布特征及其对纳滤膜性能的影响。结果表明,城市污水厂二级出水水中的溶解性有机物主要集中在<2kDa的分子量区间上,且疏水性有机物的含量比亲水性有机物的含量大;分子量区间分布不同的有机物对纳滤膜透水通量和截留率有着不同的影响,分子量2kDa以下的有机物引起纳滤膜透水通量衰减较大,有机物截留率较小,达57.2%;分子量10～100kDa的有机物引起纳滤膜透水通量衰减较平缓,有机物截留率却较大最高达73.8%;亲疏性不同的有机物对纳滤膜透水通量和截留率有着不同的影响,经对膜表面阻力的测定,证实引起膜透水通量和截留率变化的主要物质为疏水性物质,而亲水性物质引起的变化较小。关键词:二级处理水;溶解性有机物;分子量分布;XAD-8树脂;纳滤中图分类号:TQ028.8文献标识码:A文章编号:1000-3770(2008)10-067-04收稿日期：2008-01-14基金项目：国家重点基础研究发展（973）计划前期研究专项（2008CB417211）；国家自然科学基金项目（50578131）；陕西省教育厅专项科研计划项目（05JK243）；西安建筑科技大学人才基金（RC0718）作者简介：李文凤（1983-），女，硕士研究生，研究方向为膜法水处理技术；联系电话：029-82203362；E-mail：lwf8346@126.com。�������������������图1纳滤膜错流过滤流程图Fig.1FlowchartofNFprocess第34卷第10期2008年10月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.34No.10Oct.,200867DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2008.10.019州北斗星膜制品公司），弱负电性。纳滤膜错流过滤流程图如图1。纳滤膜有效过滤面积为9.6×10-3m2；操作压力为0.5MPa。1.2试验方法1.2.1分子量分布不同的有机物纳滤透水试验原水有机物分子量分布采用平行过滤法[5-6]。原水首先经0.45μm的微孔滤膜，滤除颗粒态悬浮固体，分离得到溶解态有机物。然后再用不同截留分子量的超滤膜过滤，测定滤过液的UV254（254nm处的紫外吸收值），用差减法确定有机物分子量分布。不同的分子量分布的水样经纳滤膜过滤，研究纳滤膜透水通量和截留性能的变化。1.2.2分子量分布相同的亲疏水性不同的有机物纳滤透水试验微孔滤膜滤过水经分子量分级膜过滤，得到不同分子量分布区间的水样作为试验原水，然后再用XAD-8树脂吸附疏水性有机物，吸附后出水为不同分子量分布区间的亲水性水样。然后将两种水样分别流经纳滤膜错流过滤系统，研究分子量分布相同的亲疏水性不同的有机物对纳滤膜透水通量，截留性能和膜表面阻力变化的影响。1.2.3膜表面阻力变化分析方法根据达西公式：J=ΔP/μR确定纳滤膜表面阻力的变化。式中：J为膜通量，L·m-2·h-1；ΔP为系统压力，Pa；μ为水的粘度系数，Pa·s；R为膜透水阻力，m-1。本试验将纳