超濾和正滲透過程中有機(jī)物對膜污染的研究.pdf

1、本文以有機(jī)物對依靠外加壓力驅(qū)動的超濾膜和依靠滲透壓驅(qū)動的正滲透膜的污染為研究對象，系統(tǒng)研究了水力條件（初始通量、錯流速率）和溶液的化學(xué)組成（污染物濃度、pH值、離子強(qiáng)度、水質(zhì)硬度）對該兩種膜的污染的影響。蛋白質(zhì)和腐殖酸是廢水中以及天然水體中普遍存在的兩種有機(jī)污染物。在該研究中，它們被選作模型污染物。研究發(fā)現(xiàn)，水力條件和溶液組成對有機(jī)物在這兩種膜上的污染起著重要作用。 在牛血清蛋白的超濾過程中，當(dāng)初始通量較高時或錯流速率較低時，膜

2、通量的下降非常劇烈。同時，研究發(fā)現(xiàn)存在著一個極限通量。膜通量高于該極限通量時，膜通量不會保持穩(wěn)定，將繼續(xù)下降。即使進(jìn)一步增大操作壓力，也不會增大最后的穩(wěn)定時的極限通量。污染物濃度的大小對極限通量的大小并無影響，但是增大污染物濃度，能夠正比例加快通量趨近極限通量的速率。在牛血清蛋白的等電點(diǎn)pH值時（pH 4.7），膜污染最嚴(yán)重。在這個條件下，污染物分子間的靜電排斥作用可以忽略。而當(dāng)pH值偏離等電點(diǎn)pH值時，膜污染逐漸減輕。離子強(qiáng)度對膜污染

3、的影響，在不同的pH條件下存在不同的情形。在pH 3.0時，增加溶液的離子強(qiáng)度，將加速膜污染，這是壓縮雙電層的作用結(jié)果。另一方面，在牛血清蛋白的等電點(diǎn)pH值（即pH 4.7）時，膜通量變化幾乎不受離子強(qiáng)度的影響，這主要是由于在此pH值條件下，牛血清蛋白分子缺乏相互間的靜電作用。當(dāng)溶液pH為5.8時，離子強(qiáng)度對較短時間內(nèi)的膜通量的影響與較長時間內(nèi)的膜通量的影響剛好相反。由于壓縮雙電層作用，離子強(qiáng)度越高時，較長時間的膜通量越低；而短時間的膜

4、通量變化卻與超濾膜對牛血清蛋白分子的截留有關(guān)。 在正滲透膜過程中，水通量與鹽通量受到內(nèi)部濃差極化的強(qiáng)烈影響，并與膜的朝向非常相關(guān)，其它條件相同時，當(dāng)膜的活性層朝向驅(qū)動液時的水通量要比活性層朝向原料液時高。在正滲透膜污染實(shí)驗中，當(dāng)活性層朝向驅(qū)動液時，增加原料液中的污染物濃度、溶液離子強(qiáng)度和水質(zhì)硬度，降低pH值，以及增加驅(qū)動液中鹽的濃度，都能促進(jìn)腐殖酸對膜的污染，而錯流速率對膜通量的下降情況幾乎沒有影響。膜的活性層朝向原料液時，腐殖