粉末活性炭导入超滤系统去除水中天然有机物的性能研究_于海琴

本身尺寸相对于超滤膜孔径大得多,超滤膜作为物理屏障阻碍粉末活性炭的透过,即使增加PAC投加量,也不能堵塞超滤膜孔径.但PAC量的增加会在膜表面形成更厚的附加过滤层厚度,增加过程的阻力.因此增加PAC投加量对超滤膜膜污染没有显著的影响.2.3钙盐对PAC导入系统的影响分别在直接导入与间接导入系统中投加2mmol/LCa2+,考察在钙盐的存在下,导入系统对超滤膜透过性能的影响以及对腐殖酸去除率的影响.图7反映了在钙盐存在下,导入系统对超滤膜透过性能的影响.图7钙离子对导入系统的影响Fig.7EffectofCa2+onPACleading-inUFsystem从图7可以看出,在直接导入和间接导入系统中投加钙盐后,膜通量下降趋势明显减缓,下降速率明显减小.分析认为,钙盐的存在,在PAC与腐殖酸分子之间形成“盐桥”,吸附更多的腐殖酸分子,包括仅有PAC存在时不被选择吸附的一部分较小分子和大分子,使得形成凝胶层的溶解性有机物浓度削减,达到了减小凝胶层厚度的目的,因此在间接系统中,由于钙盐的存在,经过PAC吸附后的水样中含有的腐殖酸分子没有造成严重的膜污染,使得膜通量下降趋势更加缓慢.而在直接导入系统中,在钙盐作用下PAC吸附大部分腐殖酸分子,并且PAC粘附在凝胶层上增加了膜表面的粗糙程度,一定程度上降低了边界层厚度,减缓了膜通量的下降趋势.因此,在PAC导入系统中投加钙盐有利于减缓膜污染.图8反映了钙盐存在下,导入系统对腐殖酸去除率的影响.如图8所示,在直接导入系统中,未加入钙盐时,腐殖酸去除率为94%,加入钙盐后,腐殖酸去除率可达到97%;在间接导入系统中,未加入钙盐时,腐殖酸去除率为93.4%,加入钙盐后,腐殖酸去除率可达到96%.可以看出加入钙盐后,两个系统去除腐殖酸的效果都有所增加.这更进一步说明了投加钙盐不仅有利于减缓PAC导入系统的膜污染,还可以进一步提高了出水水质.图8腐殖酸去除率Fig.8Rejectionofhumicacid加入钙盐前后超滤膜的扫描电镜图如图9.图9扫描电镜图Fig.9Thestereoscanphotograph从SEM图也可以看出,钙盐的加入使得PAC吸附更多的腐殖酸分子,虽然PAC滤饼层厚度增加,但是滤饼层较疏松.因此凝胶层厚度减小,膜污·88·膜科学与技术第29卷染现象得到减缓.3结论为了强化天然水中有机物的去除,将PAC导入了UF系统并研究了粉末活性炭导入超滤膜系统对超滤膜通量及对腐殖酸去除效果的影响.结果表明:1)粉末活性炭导入超滤膜系统中,投加PAC并不能显著地减缓膜污染获得高通量.由于PAC去除的是有机物中中小分子部分,它们并不是膜污染的主要原因,因此PAC对这部分有机物的去除不能有效地控制膜污染,并且余下部分有机物仍对超滤膜造成膜孔堵塞和凝胶层污染.2)导入系统可提高对天然水中腐殖酸的去除效果,去除率可达到94%左右,而直接超滤时,去除率为79%左右.3)导入系统中,采用直接导入方式和间接导入方式处理天然水.发现这两种方式对超滤膜通量的影响不大,说明了单独的PAC对超滤膜膜污染没有很大的影响;间接导入系统与单独超滤系统对比,前者对控制膜污染也没有显著效果,可以进一步认为,PAC吸附的有机物中中小分子部分不是造成超滤膜污染的主要因素.增加PAC投加量对膜污染没有显著影响.增加PAC投加量可能会使膜通量略微降低,这是PAC中非常细小的颗粒堵塞膜孔所致,但总体趋势上来看,增加PAC投加量对膜污染没有显著影响.4)在导入系统投加钙盐时,由于钙盐在腐殖酸与PAC之间形成盐桥,会使PAC吸附了一部分原先未被选择吸附的腐殖酸分子,因此可有利于减缓膜污染并进一步提高出水水质.参考文献[1]严煦世,范瑾初.给水排水[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.[2]邓扬,高乃云,范瑾初.膜与活性炭组合工艺处理天然水的研究进展[J].上海环境科学,2001,20(8):359-361.[3]董秉直,陈艳,高乃云,等.粉末活性炭一超滤膜处理微污染原水试验研究[J].同济大学学报(自然科学版),2005,33(6):777-780.[4]王锦,曹宇,王晓昌,等.超滤及其组合工艺对污水的深度处理试验[J].环境科学与技术,2002,25(2):14-16.[5]王晓莲,彭永臻,王宝贞,等.PAC-UF组合系统在饮用水处理中的试验研究[J].水处理技术,2005,31(3):56-60.[6]YiantsiosSG,KarabelasAJ.AnexperimentalstudyofhumidacidandpowderedactivatedcarbondepositiononUFmembranesandtheirremovalbybackwashing[J].De-salination,2001,140:195-2