改性超濾膜去除水中天然有機物的研究.pdf

1、天然有機物(NaturalOrganicMatter，NOM)廣泛存在于地表和地下水中，是多種消毒副產物的前驅物。如何有效地去除水中NOM對于提高給水水質、滿足日益嚴格的飲用水標準具有重要意義。超濾（Ultrafiltration，UF）能有效去除水中的懸浮顆粒、膠體雜質、微生物、細菌病毒和一定量的可溶性有機物，是替代傳統(tǒng)飲用水處理技術的理想選擇，目前正在飲用水處理領域得到廣泛應用。然而，由于超濾膜的截留分子量較大，導致它不能有效地去除

2、水中的NOM。同時，膜污染問題是制約其廣泛應用的另一個原因。
　　 本研究通過對再生纖維素膜(RegeneratedCellulose，RC)進行荷電改性，比較中性膜和荷電超濾膜對水中NOM的去除率和膜通量的衰減情況。考察膜改性的荷電量、截留分子量、膜材料和NOM的不同組分對荷電超濾過程的影響。此外，還研究了溶液pH值、離子強度和代表水體硬度的鈣離子濃度等溶液環(huán)境因素對荷電超濾行為的影響。最后進一步比較了荷電超濾膜與納濾膜對水中

3、NOM的去除效果。
　　 為了獲得更加耐用、抗污染的超濾膜，本研究還通過添加聚乙二醇(PolyethyleneGlycol，PEG)、氯化鋰(LiCl)和二氧化鈦(TiO2)等添加劑，制備并表征了改性后的聚偏氟乙烯(PolyvinylideneFluoride，PVDF)超濾膜。在死端過濾和錯流過濾的實驗條件下，研究了不同種類的改性PVDF超濾膜對水中NOM的去除率和膜通量的衰減情況。同時，重點考察了TiO2改性后的PVDF超濾

4、膜的光催化性能。
　　 研究結果表明，對中性RC膜進行荷電改性，在傳統(tǒng)篩分機理和靜電相互作用力的共同作用下，可以有效提高截留率，同時減輕膜污染。對比實驗結果表明，在去除水中NOM的應用環(huán)境中，荷電超濾膜具備替代納濾膜的技術可行性。膜的截留分子量、改性后的荷電量、膜材料的性質以及NOM組分的親疏水性對荷電超濾過程有著重要影響。此外，溶液環(huán)境因素同樣影響荷電超濾膜的性能。盡管溶液環(huán)境因素對中性膜和荷電超濾膜的截留率和膜通量衰減的影響

5、幅度不同，但趨勢基本一致。水體的pH值通過質子化作用影響NOM分子和荷電膜表面的荷電量。水體的離子強度影響NOM分子的物理化學性質，改變NOM分子的形狀以及膜表面的靜電屏蔽作用力。代表水體硬度的鈣離子濃度影響膜與NOM分子的靜電相互作用力的大小以及膜表面濾餅層的致密/疏松程度。所以，在應用超濾膜去除水中天然有機物的過程中，不僅要考察膜本身的性質（如截留分子量、荷電量、膜材料的親疏水性），還要考慮溶液環(huán)境等諸多影響因素，以便在提高截留率的

6、同時，減輕膜污染。
　　 在研究具有光催化性能的TiO2改性PVDF超濾膜的制備與改性實驗中，研究結果表明，將TiO2納米顆粒按適當比例添加到PVDF膜中，可以有效提高截留率，同時減輕膜污染。TiO2納米顆粒的添加可以改善PVDF膜的親水性，同時提高截留率。TiO2改性PVDF膜在光催化條件下還具有良好的自清潔性能。光催化條件下的TiO2改性PVDF膜在錯流過濾實驗中，污染物在膜表面的沉積與污染物的光催化降解這兩種過程可能會達到