荷电膜去除水中表面活性剂十二烷基苯磺酸钠研究_张洁欣

表面活性剂由于它特殊的性能，如增溶、起泡、渗透、润湿等，常常应用在工业、农业和日常生活中。特别是在环境、纺织、石油、食品等行业应用十分广泛，因此在我们的生活环境中表面活性剂的排放量也十分可观。除了家庭生活用水以外，纺织、皮革以及合成洗涤剂生产工厂都会不时排放出大量的表面活性剂废水，表面活性剂的质量浓度在如餐饮废水、洗浴废水和洗衣废水为1～10mg·L-1，洗毛废水中为1000mg·L-1，表面活性剂生产废水中为200mg·L-1[1]。我国仅2006年洗涤用品总产量就达到了6182kt，比2005年增长了9.22%[2]。据报道，表面活性剂分别对水生动物、土壤微生物、陆生生物、水生植物乃至人类有不同程度的影响。如对人体的危害主要在于能引起血红蛋白、白细胞以及红细胞数量发生变化，对皮肤造成一定的伤害；其产生的大量泡沫可以在水面产生隔离层，降低氧的溶解度，破坏了大气与水之间的气体交换，使水质恶化；未能被土壤吸附的表面活性剂会改变土壤中微生物的组成，降低了土壤对有机物的吸附作用；抑制和杀死微生物，并抑制其他有毒物质的降解，这样延迟其他污染物的降解会导致水中溶解氧及矿物质的耗竭，尤其是含氮、磷的表面活性剂还会造成水体富营养化[3-5]。表面活性剂主要通过动物取食、浸入皮肤等方式进入动物体内。当表面活性剂的含量过高时，就会对动物的鳃、血液、肾、胆囊和肝胰腺产生毒性影响[6-8]。如今去除表面活性剂的方法有很多，如混凝沉淀法、泡沫分离法、吸附分离法、膜分离法、催化氧化法、微电解法和生物氧化法等[9]。其中膜分离法为较新出现的的方法，它操作简单、高效，被越来越多的人关注。所以，本试验将采用等离子体改性荷电膜对常用的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）进行截留测试，考察不同的影响因素下荷电膜对SDBS的截留效果，分析其中的作用机理。1材料和方法1.1膜材料选用实验室自制等离子体照射改性荷电聚砜中空纤维膜，为外压膜。原聚砜中空纤维膜由天津某公司提供，Mm为10×103，外径1.25mm。荷电膜去除水中表面活性剂十二烷基苯磺酸钠研究张洁欣，魏俊富，张环（天津工业大学环境与化学工程学院，中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室，天津300160）摘要：采用自制等离子体改性聚砜荷电膜对表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）进行截留测试，通过改变溶液的初始SDBS质量浓度（40～400mg·L-1）、操作压力（0.15～0.35MPa），离子强度（NaCl质量浓度100～300mg·L-1）以及pH（2～12）等影响因素，观察荷电膜对SDBS溶液的截留率以及通量的变化，分析作用机理。结果表明，静电斥力为主要作用力，同时伴有机械筛分作用。初始SDBS含量低时比高时截留效果好，SDBS初始质量浓度为40mg·L-1时截留率可达85.68%；低离子强度时静电斥力发挥主要作用，截留率比高离子强度时高；压力越大，截留率越高；溶液pH接近中性时截留效果最好。关键词：荷电膜；十二烷基苯磺酸钠；静电斥力；截留中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)11-0069-004收稿日期：2011-03-30基金项目：国家自然科学基金（21074091）；天津市应用基础及前沿技术研究计划（09JCZDJC23200）；天津市高等学校科技发展基金（2006ZD40）作者简介：张洁欣（1986－），女，硕士研究生，从事纳滤荷电膜分离小分子有机物方面的工作联系电话：15902259050；E-mail：zhangjiexin.1986@163.com第37卷第11期2011年11月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.11Nov.,201169DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2011.11.017图2初始SDBS含量对截留性能的影响Fig.2EffectofconcentrationofSDBSonfluxandretentionrate0100200300400500012345678020406080100�(SDBS)/mg�L��J/L�m���h��������R/%1.2试验装置试验装置如图1所示。SDBS溶液通过高压隔膜泵打入膜分离装置中，通过阀门调节原液流量，调节压力，使待分离溶液进入膜组件内，而被截留液回到原液。1.3试验方法1.3.1膜的制备首先通过低温等离子体对截留相对分子质量为6×103～10×103的聚砜中空纤维基膜处理，使基膜的亲水性增强，然后将其浸泡在含有单体和交联剂的溶液中，取出阴干后再次通过等离子体辐照，发生自由基接枝共聚反应，将单体接枝到基膜表面制得荷负电膜。1.3.2SDBS截留将改性后的荷负电中空纤维膜放入超纯水中浸泡24h以上，取出取