亲疏水性溶解性有机物对聚偏氟乙烯超滤膜污染行为

环境工程学报第９卷图４不同污染物膜的比通量衰减随运行时间的变化曲线Ｆｉｇ．４Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｆｌｕｘｖｅｒｓｕｓｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｕｌｅｄｍｅｍｂｒａｎｅｓｈ的运行阶段内，疏水性的ＨＡ、ＨＰＯ污染膜的通量衰减率分别为５３％和７０％，显然，实际疏水性有机物污染膜的通量衰减速率及衰减幅度明显大于模拟疏水性有机物ＨＡ。但是，模拟亲水性有机物ＳＡ引起的膜通量衰减速率明显大于实际亲水性有机物。２．３作用力的测定２．３．１ＰＶＤＦ超滤膜污染物之间作用力图５为模拟及实际亲疏水性有机物与ＰＶＤＦ之间的典型作用力曲线。ＰＶＤＦ与ＨＡ、ＳＡ、ＨＰＯ和ＨＰＩ４种污染物之间的平均作用力分别为０．２７、０．９８、０．７０和１．０６ｍＮ／ｍ。显然，无论针对模拟还是实际污染物，亲水性有机物与ＰＶＤＦ之间的作用力明显大于疏水性有机物与ＰＶＤＦ之间的作用力。特别是ＰＶＤＦＳＡ之间的相互作用力是ＰＶＤＦＨＡ作用力的３．６倍。结合图４给出的污染膜的比通量衰减曲线图，可发现，膜污染物之间的相互作用力与相应膜通量衰减速率完全呈正相关关系。首先，针对模拟污染物ＳＡ及ＨＡ，在前２０ｍｉｎ的运行时间内，ＳＡ污染膜通量衰减率达到６０％，而ＨＡ污染膜的只有２９％；这是因为ＳＡ与ＰＶＤＦ之间的作用力远远大于ＨＡ与ＰＶＤＦ之间的作用力，致使ＳＡ与ＰＶＤＦ膜接触的瞬间，迅速吸附累积于膜孔及膜面，造成膜通量的急剧下降。而针对实际亲疏水性有机物ＨＰＩ及ＨＰＯ，虽然ＰＶＤＦＨＰＩ之间的作用力大于ＰＶＤＦＨＰＯ，但是二者之间差距小于模拟污染物，相应的污染物前２０ｍｉｎ的通量衰减幅度差异也较小，分别是５０％和３９％。综上，发现针对ＰＶＤＦ超滤膜而言，亲水性有机物与膜之间的作用力较大，更容易引起膜污染。这是因为亲水性有机物中含有大量的质子化羟基官能团，极易与ＰＶＤＦ中的电负性原子氟之间形成氢键作用力，致使亲水性有机物与ＰＶＤＦ之间的作用力较强［１４］。图５典型ＰＶＤＦＳＡ／ＨＡ／ＨＰＩ／ＨＰＯ粘附力曲线Ｆｉｇ．５ＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｎｏｒｍａｌｉｚｅｄａｄｈｅｓｉｖｅｆｏｒｃｅｖｅｒｓｕｓｄｉｓｔａｎｃｅｃｕｒｖｅｓｏｆＰＶＤＦＳＡ／ＨＡ／ＨＰＩ／ＨＰＯ此外，实际疏水性有机物与膜之间的作用力大于模拟有机物ＨＡ与膜之间的作用力，膜污染实验亦证实了ＨＡ污染膜的通量衰减幅度明显小于ＨＰＯ。这可能是因为实际污水中多价离子的存在，加剧了疏水性有机物中典型羧基官能团之间的架桥作用，导致膜污染物之间的作用力加强，膜通量较大幅度的下降［１５］。但是，ＰＶＤＦＳＡ及ＰＶＤＦＨＰＩ之间的作用力相当，而前２０ｍｉｎ运行时间内ＳＡ污染膜通量衰幅度明显较大，这是因为ＳＡ溶液中大于２４６２