摘要：對(duì)幾種膜分離技術(shù)原理進(jìn)行了闡述，通過(guò)微濾膜工藝、超濾膜工藝、納濾膜工藝以及反滲透工藝的小試試驗(yàn)，對(duì)這幾種工藝組合對(duì)有機(jī)污染物的去除效果進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究，得出：在原水中含有一定有機(jī)污染情況下，納濾膜工藝具有較好的推廣性。
　　關(guān)鍵詞：膜分離；直飲水；微濾；超濾；納濾；反滲透
　　TheRemovingStudyofOrganicContaminationsofMembraneSeparationTechnologyintheDirectDrinkingWaterTreatmentTechnologies
　　Liuyong
　　（FujianRailwaySiyuanSurveyandDesignCO.LTD350013FuZhou）
　　Abstract：Theprinciplesofmembraneseparationtechnologywasdescribed.bytheLaboratorytestofMFtechnology,UFtechnology,NFtechnologyandROtechnology,theremovaleffectsoforganiccontaminantsofseveraltechnologieswasstudiedcontrastively,andtheconclusionhasgot:NFtechnologyiseasiertopromotewhenorganiccontaminantswasfoundintherawwater..
　　Keywords：Membraneseparation；DirectDrinkingWater；MF；UF；NF；RO
　　膜分離技術(shù)被稱(chēng)為“21世紀(jì)的水處理技術(shù)”，由于其工藝運(yùn)行技術(shù)的成熟以及很好的處理效果而得到廣泛的應(yīng)用。膜分離技術(shù)中又分為：超濾膜技術(shù)、納濾膜技術(shù)、反滲透技術(shù)以及微濾膜技術(shù)，這幾種技術(shù)通常是與活性炭技術(shù)組合形成預(yù)處理+膜處理組合模式。
　　1、膜分離技術(shù)原理
　　1.1微濾膜(MF)技術(shù)
　　微濾膜(MF)[1]是以靜壓差為推動(dòng)力，利用篩網(wǎng)狀過(guò)濾介質(zhì)膜的“篩分”作用進(jìn)行分離的膜過(guò)程，其原理與普通過(guò)濾相類(lèi)似，但過(guò)濾的微粒在0.03-15um，因此又稱(chēng)為精密過(guò)濾[2]。微濾膜多數(shù)為具有比較整齊、均勻的對(duì)稱(chēng)、多孔結(jié)構(gòu)，主要去除微粒和細(xì)粒物質(zhì)，操作壓力為0.01-0.2MPa。常用的微濾膜材料有硝化纖維膜(CN)、醋酸纖維膜(CA)、混合纖維膜(CN.CA)、PAN、CA-CTA、PsA、尼龍等。
　　微濾膜分離機(jī)理主要有（1）機(jī)械截留作用；（2）物理作用或吸附截留作用；（3）架橋作用；（4）網(wǎng)絡(luò)型膜的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部截留作用。
　　1.2超濾膜(UF)技術(shù)
　　超濾膜(UF)是一種能夠?qū)⑷芤哼M(jìn)行凈化、分離或濃縮的膜透過(guò)法分離技術(shù)，其過(guò)程是以膜孔徑大小為標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)篩分過(guò)程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，用超濾膜為過(guò)濾介質(zhì)，在一定壓力下，只允許水、無(wú)機(jī)鹽及小分子物質(zhì)透過(guò)膜而阻止水中懸浮物、膠體等大分子物質(zhì)通過(guò)，達(dá)到溶液分離的目的，因此超濾膜的孔徑成為膜分離效果的關(guān)鍵因素。然而，科研工作者在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：有時(shí)膜孔徑既比溶劑分子大，又比溶質(zhì)分子大，但仍然具有較好的截留效果，這主要是由于超濾膜表面的化學(xué)特性，也起著不同的截留作用，因此超濾膜的分離機(jī)理是多方面的。
　　1.3納濾膜(NF)技術(shù)
　　納濾膜(NF)對(duì)溶質(zhì)分子的截留去除是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象，主要受膜電荷性和孔徑大小這兩個(gè)基本的膜特性影響。因此納濾膜對(duì)溶質(zhì)分離主要為兩個(gè)機(jī)制，即電荷作用和篩分作用。然而在實(shí)際分離過(guò)程中，研究者們發(fā)現(xiàn)不能把NF膜的分離機(jī)制僅歸功于道南效應(yīng)和篩分作用，因此為了研究其它運(yùn)行參數(shù)對(duì)膜分離的影響，國(guó)內(nèi)外諸多科學(xué)家構(gòu)建了許多模型，用以描述和預(yù)測(cè)納濾膜對(duì)溶質(zhì)分子的分離機(jī)制。描述膜分離機(jī)理的模型主要有電荷模型、道南－立體細(xì)孔模型、靜電排斥和立體位阻模型[3]。
　　1.4反滲透(RO)技術(shù)
　　反滲透(RO)技術(shù)最先應(yīng)用于解決美國(guó)宇航員在航空中的生活飲用水循環(huán)處理，因此處理出的水也稱(chēng)“太空水”[4]。RO反滲透膜孔徑小至納米級(jí)（1納米=10-9米），在一定的壓力下，H2O分子可以通過(guò)RO膜，而源水中的無(wú)機(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)無(wú)法通過(guò)RO膜，從而使可以透過(guò)的純水和無(wú)法透過(guò)的濃縮水嚴(yán)格區(qū)分開(kāi)來(lái)。
　　反滲透技術(shù)目前主要有三種分離理論[5]：（1）毛細(xì)管流理論；（2）孔穴有序擴(kuò)散模型；（3）溶解擴(kuò)散理論。
　　2膜處理技術(shù)去除有機(jī)污染物試驗(yàn)
　　有機(jī)污染物是飲用水中最常見(jiàn)的污染物，本文針對(duì)微濾膜工藝、超濾膜工藝、納濾膜工藝以及反滲透工藝進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，得出相近進(jìn)水條件下，各工藝對(duì)有機(jī)污染物（以CODMn計(jì)）的去除效果。試驗(yàn)用水為城市自來(lái)水，在膜處理單元前，共用一套臭氧活性炭工藝進(jìn)行預(yù)處理，減輕膜處理單元分離壓力，并通過(guò)閥門(mén)控制。由于試驗(yàn)條件限制，臭氧活性炭出水水質(zhì)略有波動(dòng)，CODMn：0.82~0.90mg/L。
　　2.1試驗(yàn)裝置
　　活性炭濾罐：采用椰殼狀顆粒活性炭，內(nèi)填12目活性炭。膜處理器：采用美國(guó)海德能公司生產(chǎn)的各種卷式膜，微濾膜采用UNA-620A型，公稱(chēng)孔徑為0.1um，超濾采用的是4040-FFV-P100的聚砜超濾膜，平均截留分子質(zhì)量為10萬(wàn)；納濾采用的是ESNAI-4040膜，材質(zhì)為聚酞按，單只膜組件的水回收率為15%，工作壓力0.6Mpa；反滲透采用的是EsPA-4040膜，材質(zhì)為芳香族聚酞按，單只膜組件的水回收率為15%，工作壓力1.0Mpa。
　　2.2試驗(yàn)結(jié)果及分析
　　試驗(yàn)結(jié)果如表1：
　　表1膜處理技術(shù)去除效果比較
　　去除效果
　　處理工藝 微濾膜工藝 超濾膜工藝 納濾膜工藝 反滲透工藝
　　CODMn（%） 18.5 20.9 40.5 81.6
　　試驗(yàn)表明：微濾膜對(duì)有機(jī)污染物去除效果較差，僅為18.5%。國(guó)內(nèi)研究表明臭氧能將大分子有機(jī)污染物分解成小分子有機(jī)污染物，難氧化有機(jī)物分解成容易被高錳酸鉀氧化的有機(jī)物。活性炭通常只能吸附中間分子（1000~5000）有機(jī)物[6][7]，因此經(jīng)活性炭過(guò)濾后有機(jī)物主要是少量的大分子有機(jī)物和大量的小分子有機(jī)物，微濾膜由于其過(guò)濾機(jī)理，只對(duì)大于其孔徑的有機(jī)物有較好的攔截作用，因此對(duì)CODMn去除效果不明顯。
　　超濾膜的孔徑在0.03~0.1um，其CODMn去除機(jī)理與微濾膜類(lèi)似，對(duì)小分子質(zhì)量的有機(jī)污染物去除效果較差，僅為20.9%。吳舜澤[8]等試驗(yàn)中就曾發(fā)現(xiàn)有時(shí)超濾膜沒(méi)有什么有機(jī)物去除效果，它的孔徑較大，截留分子量較大，對(duì)CODMn、UV254的去除效率分別在0～49%、20%～36%之間。
　　納濾工藝對(duì)有機(jī)污染物的去除較前者有較大提高，達(dá)到40.5%。P•Eriksson的研究發(fā)現(xiàn)[9]，納濾膜對(duì)分子質(zhì)量＜150的非電離有機(jī)物的去除率低，而對(duì)分子質(zhì)量＞300的有機(jī)物去除率高。I.C.Escobar等的研究[10]中，將石灰軟化設(shè)備與納濾進(jìn)行比較。結(jié)果表明，納濾系統(tǒng)可有效去除原水中除了AOC以外的幾乎全部溶解性有機(jī)碳（DOC：DissolvedOrganicCarbon）含量。Gaid[11]等的研究表明納濾工藝對(duì)水中的農(nóng)藥如莠去津(Atrazine)和西瑪(Simazine)去除率達(dá)90%以上。國(guó)內(nèi)外的研究表明，納濾工藝不僅對(duì)有機(jī)物有很好的去除效果，對(duì)硬度、重金屬、電導(dǎo)率等難去除污染物都有較好的去除效果。因此納濾在飲用水深度處理上具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　反滲透工藝對(duì)各項(xiàng)污染物都有很好的去除效果，除對(duì)有機(jī)物的去除為81.6%。研究表明，反滲透膜幾乎對(duì)所有大于水分子的有機(jī)無(wú)機(jī)雜質(zhì)都有很好的去除效果，其出水電導(dǎo)率通常小于10um/cm，硬度通常小于10mg/L。正因?yàn)槿绱耍�由于反滲透膜出水無(wú)機(jī)離子含量太少，缺少人體必需的微量元素，不太適合長(zhǎng)期飲用。另外，過(guò)高的工作壓力使得運(yùn)行費(fèi)用大大增加。但其工作壓力較大，達(dá)到1.0MPa，能耗高。
　　3結(jié)論
　　通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，我們可以得出以下結(jié)論：
　　（1） 微濾和超濾膜對(duì)有機(jī)污染物去除效果較差，不適合作為城市水源有一定有機(jī)污染的深度處理工藝。
　　（2） 納濾膜和反滲透工藝運(yùn)行效果良好，對(duì)有機(jī)污染物都有較好的去除效果，適合于含有有機(jī)污染的原水深度處理。但由于反滲透工藝較高的運(yùn)行費(fèi)用以及對(duì)無(wú)機(jī)離子過(guò)強(qiáng)的去除作用，不太適合作為飲用水的深度處理工藝，納濾膜更具有推廣性。
　　
　　
　　
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