纳滤膜去除饮用水中苯系污染物效能试验研究

第37卷第1期2017年2月膜科学与技术MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYVol.37No.1Feb.2017纳滤膜去除饮用水中苯系污染物效能试验研究赵伟业S李星1#，杨艳玲S朱学武2,梁恒2，李圭白2,刘永旺3’4,谢柏明5(1.北京工业大学建筑工程学院，北京100124;2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，哈尔滨150090;3.北京工业大学环能学院，北京100124;4.中国建筑设计院有限公司，北京100044;5.杭州天创环境科技股份有限公司，杭州311121)摘要摘要：采用错流纳滤工艺开展了饮用水中苯系污染物的去除效能和纳滤运行特性的研究，考察了纳滤膜对苯、乙苯、邻二甲苯和间二甲苯的截留效果，研究了操作压力、浓水流量、离子浓度、进水温度和苯系污染物浓度等因素的影响.结果表明，随着操作压力和进水温度的升高，膜通量呈增加趋势；随浓水流量和离子浓度的升高，膜通量呈降低趋势；随着回收率、操作压力、离子浓度和进水温度的增加，纳滤膜的截留率均降低；随浓水流量和苯系污染物浓度的增加，纳滤膜的截留率升高.在所有试验条件下，纳滤膜对4种苯系污染物的截留率都介于86.56%〜98.85%之间，出水中乙苯、邻二甲苯和间二甲苯含量均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006);进水苯含量低于0.1mg/L时，出水苯含量能满足国标要求.通过研究投资和运行成本，确定出经济运行参数为回收率90%、操作压力0.6MPa和浓水流量30L/min.关键关键词：饮用水；苯系污染物；纳滤；截留率；膜通量中图分类号：TU991文献标志码：A文章编号：1007-8924(2017)01-0114-07doi：：10.16159/j.cnki.issnl007-8924.2017.01.018我国水源水污染程度日益严重，其中苯系污染物因其来源广泛、毒性大、难降解、危害严重而受到广泛关注[1].苯系污染物主要包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯和异丙苯等，是主要的致癌物质[2].研究结果表明[3_4]，黄河等部分河流等地表水体已经受到苯系污染物的严重影响，在长江三角洲等地区的浅层地下水中也有苯系污染物的存在，对现有的饮用水处理工艺形成了极大的威胁.我国《生活饮用水卫生标准KGB5749—2006)规定苯、乙苯和二甲苯浓度的限制分别为〇.01mg/L、0.3mg/L和0.5mg/L，因此研发和采用有效的处理技术是十分必要的.目前，饮用水处理领域中的苯系污染物处理方法主要有活性炭吸附法和膜处理技术等[5].近年来膜滤技术得到了快速发展，具有广泛的应用前景.纳滤膜的截留相对分子质量介于150〜2000之间，膜表面分离层通常带有负电荷，可以有效截留水中的痕量挥发性有机物、苯系污染物和消毒副产物及降低色度等[6]，能够充分保证饮用水的安全性.本试验考察纳滤膜对苯系污染物（包括苯、乙苯、邻二甲苯和间二甲苯）的截留效果，在不同的压力、浓水流量等操作条件以及离子浓度、进水温等水质条件下，研究不同条件对纳滤膜分离性能的影响，以确定纳滤工艺的运行参数，为纳滤技术在饮用水深度处理工艺中的应用提供支持与参考.收稿日期：2016-05-30;修改稿收到日期：2016-08-18基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07404-003,2014ZX07406-002);杭州天泽净化工程有限公司科研项目（MH2〇l4〇462)第一作者简介：赵伟业(1990-),男,河北省饶阳人，硕士生,主要从事膜法水处理技术应用研究.*通讯作者,E-mall:llx-ing@vip.163.com第1期赵伟业等：纳滤膜去除饮用水中苯系污染物效能试验研究•115•1试验装置与方法1.1原水及材料1.1原水及材料试验在某水厂进行，纳滤装置进水取自城市给水厂砂滤池出水.试验期间砂滤池出水pH介于7.23〜7.32之间，浊度介于0.08〜0.27NTU之间，电导率介于211.86〜230.25pS/cm之间，CODmh介于1.62〜2.88mg/L之间.试验所用药剂均为分析纯，苯购自上海麦克林生化科技有限公司，乙苯、邻二甲苯和间二甲苯均购自上海精纯试剂有限公司，甲醇和氯化钠购自杭州化学药剂有限公司.苯系污染物配制方法如下：向100mL棕色容量瓶中加入50mL甲醇，再加入苯、乙苯、邻二甲苯和间二甲苯各〇.5g，摇动容量瓶使苯系污染物全部溶解于甲醇中，然后用蒸馏水定容配成标准储备液.试验时在自来水中人工添加不同量的储备液，配制成不同苯系污染物浓度(〇.1〜2.〇mg/L)的试验用水.进水离子浓度通过添加NaCl进行调节.所用纳滤膜为美国陶氏公司NF90-4040型聚酰胺复合膜，有效膜面积为7.6m2,截留相对分子质量为200〜500,脱盐率>98%(2000mg/LMgS0