膜结构和DOM相对分子质量分布对城市二级出水超滤过程的影响_马琨

随着水资源的日益短缺，膜分离技术，特别是其中的超滤技术，在污水深度处理中越来越受到重视。但在膜技术的应用过程中，膜污染依然是主要制约因素。研究表明，膜孔结构对超滤膜污染有一定的影响，膜孔径较大时更易引起膜孔堵塞以及污染物在膜面的吸附等污染，导致膜通量降低[1-2]；而膜孔径过小，易形成浓差极化和滤饼层污染，导致膜通量偏小，经济效益不大，不能满足实际的生产需要。前期研究表明，有机物是引起超滤膜污染的主要原因之一，而膜孔径及膜孔密度等膜结构参数对膜污染过程也有影响[3-4]。本研究以西安市某污水厂二级出水为原水，利用自制PVDF亲水化改性超滤膜过滤二级出水。从水中溶解性有机物（DOM）的相对分子质量分布及膜孔径大小和膜孔隙率等膜结构参数2方面入手，考察其对超滤膜污染过程的影响。1试验部分1.1原水试验原水取自西安某污水处理厂二级出水，水质见表1。1.2超滤膜试验所用超滤膜为自制PVDF亲水化改性超滤膜，分别制作了6种配方的超滤膜，其性能参数如表2所示。用于分别考察膜孔径和孔隙率对超滤膜过滤过程的影响。有机物相对分子质量分布的测定采用聚醚砜分级分离超滤膜，切割相对分子质量分别为10×103﹑30×103﹑50×103﹑100×103。纯水通量/L·m-2·h-1平均孔径/nm孔隙率/%表2自制PVDF亲水化改性超滤膜性能参数Tab.2TheperformanceparameterofhomemadePVDFultrafiltrationmembranes编号I-1I-2I-3II-1II-2II-3154.2781.7869.7189.7280.1720.524.858.462.934.636.739.681.184.385.873.183.397.7膜结构和DOM相对分子质量分布对城市二级出水超滤过程的影响马琨1,2，王磊1，王旭东1，白娟莉1，李杰3（1.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055；2.西安水务集团黑河输水渠道管理公司，陕西西安710061；3.兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州730070）摘要：考察了膜孔径、膜孔隙率以及水中溶解性有机物（DOM）相对分子质量分布对二级出水超滤膜过程的影响。结果表明，膜孔孔径对膜污染特性有一定影响，孔径越大，则膜纯水通量越大，单位时间在膜表面和膜孔内形成污染的有机物也越多，膜污染也越严重，导致通量衰减幅度较大；对于膜孔径相近的膜来说，孔隙率大意味着水通量大，过滤过程对膜产生的污染也越严重，其通量衰减也就越快；二级出水中相对分子质量30×103～50×103和50×103～100×103的有机物对膜通量衰减起主导作用；浓差极化阻力所占比例较大，主要由水中相对分子质量>30×103的有机物产生，滤饼阻力则主要由相对分子质量>10×103的有机物产生，大分子有机物在膜面形成的污染层对小分子有机物有一定的截留和阻碍作用，使这部分有机物在膜孔内吸附和累积形成堵孔的几率降低，因此膜堵孔阻力所占比例较小。关键词：超滤；二级出水；膜结构；相对分子质量分布；膜污染中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)11-0088-004收稿日期：2011-03-07基金项目：国家自然科学基金项目（51008243）；陕西省教育厅专项基金项目（09JK543）；西安市科技计划项目（CXY09025(4)）；西部建筑科技国家重点实验室（筹）开放研究基金（10KF08）作者简介：马琨（1986－），女，硕士研究生，研究方向为膜法水处理技术；电话：15009261468；E-mail：makun0902@163.com联系作者：王磊；E-mail：wl0178@126.com24.55~44.918~109.8~30.60.17~0.226.98~7.26表1原水水质Tab.1TherawwaterqualityCOD/mg·L-1ρ(TOC)/mg·L-1浊度/NTUUV254/cm-1pH第37卷第11期2011年11月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.11Nov.,201188DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2011.11.0221.3仪器与试剂主要仪器有：中国科学院某研究所生产的SCM杯式超滤系统，超滤膜有效过滤面积为33.2cm2；压力驱动采用高纯氮气，过滤压力为0.1MPa，出水通量采用BS2202S型电子天平在线连续测定。磁力搅拌器（JB-1），紫外分光光度计（WFZUV2100型），TOC仪（岛津TOC-5000A），千分尺。1.4方法1.4.1有机物相对分子质量分布测定将原水用0.45μm微滤膜过滤，滤除颗粒态悬浮物后作为试验用水。分别采用切割相对分子质量为10×1