1、納濾膜在優(yōu)質(zhì)飲用水消費(fèi)中的應(yīng)用摘要：以上海等多個(gè)城市的自來水或地下水為對象，根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)，介紹了納濾膜對水中礦物質(zhì)和溶解性有機(jī)污染物的總體去除效果以及對a2+、g2+、NH4+等陽離子和H3-、32-、l-、F-、S42-等陰離子的去除效果和規(guī)律。關(guān)鍵詞：納濾膜優(yōu)質(zhì)飲用水水處理經(jīng)濟(jì)的開展，生活程度的進(jìn)步和伴隨而來的環(huán)境污染的加劇，促使了人們對飲用水問題的關(guān)注。優(yōu)質(zhì)飲用水在去除原水中對人體安康有害物質(zhì)的同時(shí)，適量保存了其中對人體安康有益的礦物質(zhì)。與常規(guī)水處理技術(shù)相比，膜過濾技術(shù)具有少投甚至不投加化學(xué)藥劑、占地面積孝操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，具有廣闊的開展和應(yīng)用前景。納濾膜的孔徑界于反浸

2、透膜和超濾膜之間，近年來在我國水處理中的應(yīng)用剛剛開場，現(xiàn)以上海等多個(gè)城市的自來水或地下水為對象，根據(jù)納濾膜在優(yōu)質(zhì)飲用水消費(fèi)現(xiàn)場的運(yùn)行數(shù)據(jù)，研究了納濾膜對水中礦物質(zhì)和溶解性有機(jī)污染物的總體去除效果以及對總硬度及a2+、g2+、NH4+等陽離子和H3-、32-、l-、F-、S42-等陰離子的去除效果和規(guī)律。1工藝流程、材料及方法1.1工藝流程與材料研究采取的水處理工藝流程如下：原水預(yù)處理系統(tǒng)精濾(1或5)納濾膜組件殺菌系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)飲用水預(yù)處理系統(tǒng)通過活性炭過濾器等裝置，主要去除原水中的有機(jī)污染物、余氯、鐵、錳、濁度等。1或5的精濾可有效降低膜前水的濁度，去除細(xì)小顆?；驊腋∥?。納濾膜采用美國HYDRAN

3、AUTIS公司ESNA14040膜或DESALHL4040F膜，材質(zhì)均為聚酰銨，設(shè)計(jì)膜組件的水回收率為50%。由于各地原水水質(zhì)的差異，納濾膜實(shí)際運(yùn)行壓力在0.50.9Pa之間不等。1.2測試方法氯化物采用硝酸銀滴定法測定；總硬度采用EDTA滴定法測定；氟化物采用離子選擇電極法測定；氨氮采用納氏試劑分光光度法測定；化學(xué)耗氧量采用酸性高錳酸鉀滴定法測定；總堿度采用酸堿滴定法測定。2結(jié)果和討論2.1納濾膜對礦物質(zhì)的去除效果飲用水中的礦物質(zhì)是人體安康所必需的，但要適量。飲用水中過高的礦物質(zhì)亦會產(chǎn)生副作用，如長期飲用高硬度的水易得結(jié)石玻同時(shí)，過高的礦物質(zhì)和硬度亦會影響水的口感。礦物質(zhì)含量過高，喝起來會感

4、到膩，過少那么清淡無味。日本飲用水標(biāo)準(zhǔn)提出的舒適水質(zhì)工程中TDS為30200g/L。對礦物質(zhì)含量較高的原水，如選用納濾膜作為核心膜過濾元件，便可有效降低原水的礦物質(zhì)含量。礦物質(zhì)總體含量以電導(dǎo)率或總?cè)芙庑怨腆w表示。理論說明，納濾膜對不同地區(qū)水中礦物質(zhì)總量均有相當(dāng)?shù)娜コ饔?，但去除?用電導(dǎo)率和總?cè)芙庑怨腆w表示)波動(dòng)較大，絕大多數(shù)情況下的去除率集中在50%70%之間，如表1所示。研究中也發(fā)現(xiàn)少數(shù)情況下的去除率高達(dá)90%左右，這反映出影響納濾膜去除無機(jī)離子的因素較多，如離子在水溶液中的有效半徑、水中一價(jià)及多價(jià)離子的濃度比例、互相影響、當(dāng)時(shí)采用的納濾膜元件本身參數(shù)(孔徑大孝膜外表荷電性及進(jìn)水壓力)等均

5、可能對離子的去除率產(chǎn)生影響。表1納濾膜對水中礦物質(zhì)的去除效果優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)量(t/h)電導(dǎo)率(s/)總?cè)芙庑怨腆w(g/L)原水優(yōu)質(zhì)水去除率(%)原水優(yōu)質(zhì)水去除率(%)1249100.459.612550.259.8168037045.633818545.3169236148.034618047.9168336246.934218147.0153630642.926815342.90.568433650.833516849.81100257242.950028642.8182040250.941020151.0111641.264.55820.664.51.528610164.61435065.013

6、481.470.11745270.1141513467.720867.067.8隨原水電導(dǎo)率的增加，離子去除率總體呈降低趨勢，如圖1所示。RautenbahR認(rèn)為1，截留率與濃度的這種相關(guān)性與道南平衡和遷移離子的屏蔽作用有關(guān)。進(jìn)料溶液中的離子濃度越高，其在膜微孔中的濃度也越高，因此最終在浸透物中的濃度也越高。同時(shí)，對負(fù)電荷的納濾膜孔壁，正離子被富集在孔壁附近，使得孔內(nèi)負(fù)的固定離子受到這種富集分布的屏蔽。這樣，隨著進(jìn)料濃度的增加，電荷屏蔽作用增強(qiáng)，更多的陰離子可能從膜中透過，導(dǎo)致膜的截留率下降。2.2納濾膜對總硬度及陽離子的去除效果納濾膜對水中總硬度及鈣離子、鎂離子、銨離子的去除效果見表2。表2

7、納濾膜對水中總硬度及鈣、鎂、銨離子的去除效果優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)量(t/h)總硬度(a3g/L)鈣離子(g/L)鎂離子(g/L)銨離子(以氮計(jì)，g/L)原水去除率(%)原水去除率(%)原水去除率(%)預(yù)處理出水去除率(%)1.569.671.419.569.05.077.80.4226.20.5190.263.543.964.919.661.70.8251.21217.461.259.360.715.057.50.4470.91148.094.941.395.410.993.80.2680.71208.054.054.849.317.363.00.6026.61172.481.654.081.99.180

8、.20.3751.41202.480.546.580.621.881.21.9242.71144.358.539.856.510.560.91.8850.0納濾膜對總硬度的去除率比其對陽離子的去除率波動(dòng)更大，從54%95%不等。對同一組水樣，納濾膜對總硬度、鈣離子、鎂離子的去除率根本一樣，且明顯大于其對銨離子的去除率。研究還發(fā)現(xiàn)，同樣條件下，納濾膜對總硬度的去除率大于其對陽離子的去除率，這可能源于納濾膜對二價(jià)離子(a2+、g2+)的去除率大于對一價(jià)離子(如銨離子)的去除率。2.3納濾膜對總堿度及陰離子的去除效果納濾膜對總堿度、氯化物、氟化物、硫酸根等陰離子的去除效果見表3。表3納濾膜對水中陰離

9、子的去除效果優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)量(t/h)總堿度(a3g/L)氯化物(g/L)氟化物(g/L)硫酸根(g/L)原水去除率(%)原水去除率(%)原水去除率(%)原水去除率(%)2.533.5238.36.113.30.9247.87.3666.4211.8945.06.2530.00.4665.08.2072.01.536.8638.718.830.00.5235.05.661000.5162.951.058.442.122.5100181.350.066.332.00.5463.06.3963.21126.240.212.838.30.6242.05.3980.01.522.560.039.056.90

10、.4247.66.580.0183.451.30.6855.974.2100161.351.051.640.30.544.082.996.9納濾膜對上述陰離子有較好的去除率，但去除率與進(jìn)水中相應(yīng)離子的濃度大小之間并無嚴(yán)格的規(guī)律，去除率穩(wěn)定性較差。在一定的pH值條件下，總堿度實(shí)際上代表了H-3和2-3的總量?？傮w上看來，納濾膜對硫酸根的去除率要高于對總堿度、氯化物、氟化物的去除率，說明納濾膜對高價(jià)陰離子的去除率大于其對一價(jià)陰離子的去除率。這一點(diǎn)與納濾膜對一價(jià)陽離子和高價(jià)陽離子的去除規(guī)律是一致的。2.4納濾膜對有機(jī)物的去除效果以Dn和254n處的紫外吸光度(A254)的去除率來反映納濾膜對水中有機(jī)

11、污染物的總體去除效果，結(jié)果見表4。表4納濾膜對有機(jī)污染物的總體去除效果優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)量(t/h)Dn(g/L)A254預(yù)處理系統(tǒng)出水去除率(%)預(yù)處理系統(tǒng)出水去除率(%)2.51.1625.90.12654.010.9050.00.08243.90.51.4264.80.08670.91.51.0640.60.02913.81.51.1237.50.10326.210.7427.00.05819.011.1337.20.05547.31.50.9652.10.07667.1納濾膜對預(yù)處理系統(tǒng)出水中的有機(jī)污染物有更進(jìn)一步的、相當(dāng)?shù)娜コ饔?，但Dn的去除率和A254的去除率都反映出納濾膜在不同條件下、對

12、不同原水中有機(jī)物的總體去除效果不等,這可能與水中有機(jī)污染物的種類、電性作用、憎水性或親水性及有機(jī)物分子質(zhì)量的大小不同有關(guān)。也可能與膜本身的性質(zhì)如荷電性等有關(guān)，如中性有機(jī)物，其電性作用的影響減弱甚至消失，此時(shí)主要表現(xiàn)為物理截留和篩分作用。PErikssn的研究發(fā)現(xiàn)2，納濾膜對分子質(zhì)量150的非電離有機(jī)物的去除率低，而對分子質(zhì)量300的有機(jī)物去除率高。3結(jié)論納濾膜操作壓力低，對預(yù)處理的要求相對于反浸透膜簡單，可對原水局部脫鹽和軟化，可進(jìn)一步去除有機(jī)污染物等對人體安康有害的物質(zhì)，出水口感好，是一種合適于在優(yōu)質(zhì)飲用水消費(fèi)中采用的膜過濾技術(shù)。不同原水條件下納濾膜對水中礦物質(zhì)總量、總硬度的去除率波動(dòng)較大。同樣條件下，納濾膜對總硬度的去除率大于其對陽離子的去除率。隨原水電導(dǎo)率的增加，其去除率總體呈降低趨勢。納濾膜對高價(jià)離子(如鈣離子、鎂離子、硫酸根)的去除率大于其對一價(jià)離子(如銨離子、總堿度、氯化物、氟化物)的去除率。納濾膜對單個(gè)離子及