纳滤膜对邻苯二甲酸酯的动态吸附行为及截留特性_金叶

邻苯二甲酸酯（PAEs）具有雌激素活性，是一种典型的环境内分泌干扰物，对人体内分泌系统的影响和危害已越来越受到人们的关注。PAEs常用作塑料增塑剂，在生产和使用过程中不可避免将被引入至水环境中，目前在我国众多的江河、湖泊等水环境中，均能检测出PAEs的存在[1-5]。我国2006年颁布的生活饮用水卫生标准（GB5749－2006）中，邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二丁酯作为非常规水质指标已被列入[6]。因此水中微量PAEs的去除对保障饮用水安全，保护人的身体健康具有重要意义。目前处理PAEs的方法主要有吸附法[7-9]、光催化降解法[10-11]以及生物降解法[12-15]，但它们都存在处理周期长、效率低、成本较高等缺点。纳滤膜在饮用水深度处理中具有处理后的水质好且稳定等优点，近年来在水中天然有机物（NOM）、环境内分泌干扰物（EDCs）、药物和个人护理品（PPCPs）[16-23]等低浓度有机物的去除中发挥重要作用，可实现“最大程度地去除原水中的有毒有害物质”的水质目标[24]。在水环境中微量EDCs和PPCPs通过纳滤、超滤膜去除的研究中发现，纳滤的截留机理既有疏水性吸附又有膜孔的机械筛分截留，而超滤膜主要是靠疏水性吸附来截留EDCs[18]。然而，有关EDCs和PPCPs等在膜面的吸附动力学行为研究报道尚很少见。本文考察了邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸正二丁酯（DnBP）和苯二甲酸异二丁酯（DiBP）等在NF270膜表面的动态吸附行为，分析了4种PAEs的分子结构参数和物性对其在NF270纳滤膜表面吸附和膜截留性能的影响，并探讨了NF270纳滤膜对PAEs的截留机理。1试验部分1.1纳滤膜选用Dow/Film-tecNF270纳滤膜，采用配水方式，将纯度大于99%的邻苯二甲酸酯溶于超纯水中配制成一定浓度的水溶液进行试验。1.2试验装置及分析方法膜动态吸附及截留试验装置如图1所示，试验中所用膜组件的膜面积为2.6m2。纳滤膜对邻苯二甲酸酯的动态吸附行为及截留特性金叶1，章宏梓1，吴礼光1，2，周志军3，陈欢林3（1.浙江工商大学环境科学与工程学院，浙江杭州310012；2.城市水资源开发利用(北方)国家工程研究中心浙江研究与开发基地，浙江杭州310012；3浙江大学化学工程与生物工程学系，浙江杭州310027）摘要：采用NF270纳滤膜进行饮用水中微量邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸正二丁酯（DnBP）和苯二甲酸异二丁酯（DiBP）等4种邻苯二甲酸酯（PAEs）去除的试验研究，分析了NF270纳滤膜对PAEs的吸附动力学行为，考察了PAEs的辛醇/水分配系数和分子量对其NF270纳滤膜吸附性能和截留特性的影响。结果表明，Freundlich吸附方程能较好地描述NF270纳滤膜对PAEs的动态吸附行为；在饮用水中微量PAEs去除过程中，NF270纳滤膜对DMP、DEP、DnBP和DiBP的截留特性开始表现为膜面吸附作用和膜孔筛分效应，吸附达到平衡后截留机理取决于膜孔的筛分效应，此时DMP、DEP、DnBP、DiBP的截留率分别为44%、68%、92%、93%（0.5MPa，30℃，PAEs质量浓度为100μg·L-1），表明NF270纳滤膜能高效截留饮用水中的DnBP、DiBP。关键词：邻苯二甲酸酯；纳滤；吸附；截留中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)12-0059-005收稿日期：2011-10-10基金项目：浙江省重大科技专项（2009C03006-2）；国家重大水专项项目（2009ZX07424-001）作者简介：金叶（1987－），女，硕士研究生，研究方向为膜法水处理技术联系作者：吴礼光，教授；E-mail：wulg64@yahoo.com.cn第37卷第12期2011年12月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.12Dec.,201159DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2011.12.014原水、透过水和浓水中邻苯二甲酸酯的质量浓度均采用高效液相色谱（Agilent1100）进行分析。1.3动态吸附试验新膜先在0.5MPa压力下超纯水中运行2h，排空管道和膜组件中的水后，将一定浓度的邻苯二甲酸酯水溶液，以恒定的体积流量（Vf）通过装有膜组件或未装膜组件（空白样）的试验装置，进行动态吸附试验，试验过程中保持温度和压力恒定。通过装有膜组件试验装置进行试验时，每隔一段时间用玻璃针管分别取透过液和浓水各1.2mL，用HPLC分析透过液和浓水中邻苯二甲酸酯浓度，直至透过液和浓水中邻苯二甲酸酯浓度不变后停止试验。根据邻苯二甲酸酯的质量守恒关系计算整