PAM对反渗透的影响Word文档格式.docx
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混凝
是目前应用最为广泛的预处理，其效果已得到了认同［1,2］。
但是,许多这方面的研究仅限于某种混凝剂，而对多种混凝剂的比较鲜见报道。
刘萍采用硫酸铝和三氯化铁进行预处理,研究了2种混凝剂对超滤膜过滤阻力的改善效果后指出，混凝剂的选择对膜过滤性
有较大的影响［3］。
由此可见,这方面的研究对混凝一膜处理工艺的应用可提供有益的参考。
1试验方法
1.1试验水样
试验用水为上海黄浦江上游原水，其主要水质指标如表1所示。
1.2混凝试验
混凝剂采用精制氯化铁，Fe2O3含量为7.8%。
上海市北自来水公司生产的聚氯化铝,AI2O3含量为8%;
聚硅硫酸铝A12O3含量为10%;
三种混凝剂用去离子水配置成1
mg/mL（以AI2O3或Fe2O3计,下同）的投加液，投加液随配随用。
分别将3mg氯化铁和聚氯化铝、聚硅硫酸铝的混凝剂投入1L的水样中，快速搅拌（200r/min）2min后,慢速搅拌（60r/min）30min,静置沉淀30min。
上清液用0.45口m的超滤膜过滤,过滤液进行超滤膜过滤试验。
图1膜过滤装置
1.3膜试验
超滤膜为中国科学院生态环境研究中心所提供,膜材质为聚偏氟乙烯,截留相对分子质量为150000。
膜试验装置见图1。
待过滤水置于容积为4L的封闭水箱,水箱与超滤器相连接。
过滤驱动力为氮气所提供,氮气进入封闭水箱,驱动水进入超滤器过滤。
超
滤器为中国科学院上海原子核研究所膜分离技术研究开发中心所提供,有效过滤面
积为3.32>
10-3m2。
每次过滤前，先用去离子水过滤，测定纯水通量Jo，然后测定水样。
水样过滤通量J与初期通量Jo的比值（J/Jo）作为通量进行不同试验工况的比较。
每个工况均采用新膜。
新膜在使用前，浸泡在去离子水中，置入冰箱,在4C下保存至少1天。
去离子水由Millipore公司的Gradient纯水机制取，出水的电导率为18.2M◎。
所有的水样过滤前均用0.45口m膜过滤，以避免悬浮固体和胶体的影响。
试验水样的pH
均调节至7.5左右。
1.4有机物分离试验
采用罗门哈斯公司的AmberliteDAX28和XAD24树脂进行有机物亲疏水性的分离其分离流程见图2。
1.5分析方法与仪器
总有机炭TOC采用日本岛津公司生产的TOC2VCPH测定仪测定。
254nm波长紫外吸收值（UV254）测定采用美国HACH公司生产的DR25000紫外分光光度仪。
有机物相对分子质量分布的测定采用岛津公司生产的LC210ADVP凝胶色谱仪（highperformancesizeexclusionchromatography,HPSEC）。
有机物的测定采用
SPD220A紫外检测器,波长为254nm。
测定前,采用相对分子质量为14000、7500、4000、1500、1300、700、500和200的聚苯乙烯磺酸钠（PSS）进行标定。
试验用水均采用Milli2Q纯水。
2试验结果与讨论
2.1不同混凝剂改善膜过滤通量的效果
由图3可知,过滤原水时,通量下降严重,过滤结束时的通量仅为初期通量的27%。
混凝剂作为预处理,它们对通量的改善显示了不同的效果。
聚硅硫酸铝改善通量的效果最差,其次为氯化铁,它们过滤结束时的通量分别为初期通量的28%和32%。
聚氯化铝
改善通量的效果最为明显,从图3可以明显看出,在整个过滤过程中,聚氯化铝处理水的通量始终明显高于其他三种水样,而且到过滤后期,它们之间的通量差距越来越明显,这说明聚氯化铝处理水的通量下降最为缓慢。
聚氯化铝处理水过滤结束时的通量为47%。
2.2不同混凝剂对有机物各组分的去除效果
不同混凝剂对有机物的去除效果如图4所示。
由此可知,三种混凝剂去除效果差别明显,聚氯化铝去除DOC的效果最好,其次是聚硅硫酸铝,最差是氯化铁。
对于UV254,它们之间的去除效果差别较小,效果最好的为氯化铁,其次是聚氯化铝,最差的是聚硅硫酸铝。
为了进一步了解不同混凝剂改善通量效果的机理,对不同混凝剂去除有机物各组分的效
果进行了进一步的考察,结果如图5所示。
对于强疏水性有机物,经三种混凝剂处理后均有一定程度的下降,聚硅硫酸铝处理水最高,而聚氯化铝和氯化铁较低;
对于弱疏水性有机物,三种混凝剂的去除效果较差;
对于亲水性有机物,聚硅硫酸铝和氯化铁的处理水
均有明显的增加,而聚氯化铝的处理水明显下降。
由此可知,聚氯化铝去除DOC较高的
缘故在于对亲水性有机物的去除。
2.3不同混凝剂处理后有机物各组分的相对分子
质量变化
原水中的有机物以及各组分的相对分子质量分布如图6所示。
原水中的有机物相对分子质量出现3个峰,即6000、3000和500,表明黄浦江原水中有机物的相对分子质量主要为3000〜6000和500。
对于强疏水性有机物，它在3000〜6000的相对分子质量段上有明显的峰值,此外,在1000相对分子质量上,也有响应。
对于弱疏水性有机物,它在3000〜6000的相对分子质量段上有较为明显峰值,但低于强疏水性,而在1000相对分子质量上的响应明显比强疏水性的强烈。
对于亲水性有机物,它在3000〜6
000的相对分子质量段上也有响应,但其强度明显低于强疏水和弱疏水。
在500相对分子质量上,亲水性组分有强烈的响应,而强疏水性和弱疏水性均无峰值出现。
令人注意的是,在相对分子质量为25000处,亲水性组分出现一较小的峰值。
许多研究表明,有机物
的亲水性组分如多糖类等的相对分子质量多在数万,尽管这类有机物在水中的含量较低,
但却是造成膜污染的主要组分[4〜7]。
从上述对黄浦江水中的相对分子质量分布分析中可以发现,黄浦江水的有机物,按照相对分子质量的大小可分为3部分,20000〜30
000较大相对分子质量的有机物,这部分有机物主要由亲水性组分如多糖类等构成;
3000〜6000中等相对分子质量的有机物,这部分有机物主要由腐殖酸等疏水性有机物构成;
500左右较小相对分子质量的亲水性组分。
混凝处理后,有机物的相对分子质量分布变化如图7所示。
对于在相对分子质量大于15000的有机物,峰值几乎全部消失,除了氯化铁（图中箭头所指处）;
在6000相对分子质量上,峰值明显降低（图中箭头所指处）,而在3000相对分子质量上,仅略呈下降;
在500相对分子质量上,峰值下降极为有限。
由此可知,混凝处理可有效去除相对分子质量大于15000的有机物,而对于数千相对分子质量的有机物,也有一定的去除效果。
这结果说明相对分子质量越大的有机物,混凝的处理效果越好;
而相对分子质量越小的有机物去除效果越差。
三种混凝剂处理后,有机物各组分的相对分子质量分布变化如图8所示。
对于强疏水
组分,相对分子质量在6000上的峰值均有所下降,这说明混凝对较大分子的疏水性有机物有一定的去除效果,这结果与图5的结论是一致的;
对于弱疏水性组分,混凝处理前后的相对分子质量分布几乎没有变化,这说明混凝对该组分的处理效果较差。
注意到在1
000相对分子质量处,聚硅硫酸铝处理后的峰值略有下降,说明聚硅硫酸铝对弱疏水性组分有一定的去除效果,这结果也与图5的结论相一致;
对于亲水性组分,聚氯化铝和聚硅
硫酸铝处理后,相对分子质量25000的峰值消失,而对于氯化铁,虽然去除了相对分子质量25000的亲水性组分,但处理后,在相对分子质量20000左右又出现了一个峰值。
为了更清楚地了解混凝处理前后的亲水性组分的相对分子质量变化,将该凝胶色谱图放大,
如图9所示。
图9显示,在6000相对分子质量上,聚氯化铝处理后,峰值有一定的下降;
而氯化铁和聚硅硫酸铝处理后,该峰值没有显示降低的现象。
这结果说明,聚氯化铝对较
大分子的亲水性组分有一定的去除效果,而氯化铁和聚硅硫酸铝则较差。
2.4
仅为15.6%。
由图2可知,这些有机,膜所截留的有机物为强疏水性组分,强疏水性和亲水性有机物可能是膜
膜对有机物各组分的截留效果
图10表明,膜过滤原水时,截留了很少的有机物物却造成了通量的严重下降。
从有机物各组分来看和亲水性组分,而弱疏水性组分没有变化。
由此可见通量下降的污染物。
原水过滤前后的有机物相对分子质量分布变化如图11所示。
图11显示,相对分子质量大于15000的有机物,经膜过滤后,完全被去除;
而相对分子质量小于15000的有机物,膜过滤前后的相对分子质量分布几乎没有变化。
这结果表明,相对分子质量大于15000
的有机物是造成超滤膜通量下降的主要因素。
原水以及各种混凝液过滤前后的疏水性组分的相对分子质量变化如图12所示。
图12表明,超滤膜直接过滤原水时,相对分子质量在6000左右的峰值有明显下降;
经聚氯化铝预处理后,仅在相对分子质量6000左右略有下降;
而经氯化铁和聚硅硫酸铝混凝预处理后,膜过滤前后的相对分子质量分布没有变化。
原水以及混凝液过滤前后的亲水性组分相对分子质量变化如图13所示。
图13显示,超滤膜直接过滤原水时,相对分子质量在25000左右的亲水性组分消失;
经聚氯化铝和聚硅硫酸铝处理后,膜过滤前后的相对分子质量分布没有变化；
而经氯化铁处理后，部分相对分子质量在6000〜10000的亲水性组分为膜所截留。
从上述的试验结果可见，相对分子质量在6000〜25000的亲水性组分是造成膜通量下降的主要因素,而混凝预处理去除了这部分的有机物,因而通量得到了有效的改善。
相对
分子质量在6000左右的强疏水性有机物对通量也有一定的影响。
聚氯化铝由于能有效去除大分子的亲水性组分,因而有助于通量的改善;
而氯化铁和聚硅硫酸铝由于去除大分子的亲水性组分的效果较差,因而改善通量的效果不佳。
大分子的亲水性组分主要由多糖类的有机物构成,它在水中的有机物所占的比例很小,这可从图6中明显看出。
但这类
有机物对通量的影响很大,许多研究认为,它们是主要的膜污染物。
这类有机物的特点是电性接近中性,因而容易接近膜表面（通常膜表面呈负电性）,为膜所吸附,加之它们较大的尺寸,容易将膜孔堵塞,造成严重的膜污染。
3结论
（1）所试验的天然水样的有机物,按
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