2025年水處理膜試題及答案

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）

1.下列哪種膜分離技術(shù)主要用于去除水中的溶解性鹽類(lèi)？

A.微濾

B.超濾

C.納濾

D.反滲透

2.膜污染的主要表現(xiàn)形式不包括：

A.濃差極化

B.膜孔堵塞

C.膜表面沉積

D.膜材料老化

3.下列哪種材料最適合用于制備耐酸堿性的反滲透膜？

A.醋酸纖維素

B.聚醚砜

C.聚偏氟乙烯

D.聚丙烯腈

4.在水處理膜系統(tǒng)中，下列哪個(gè)參數(shù)不是衡量膜性能的關(guān)鍵指標(biāo)？

A.通量

B.截留率

C.膜厚度

D.操作壓力

5.下列哪種清洗方法不適合用于膜污染的清洗？

A.物理清洗

B.化學(xué)清洗

C.生物清洗

D.熱力清洗

6.膜組件中，哪種結(jié)構(gòu)形式具有最大的填充密度？

A.板框式

B.管式

C.中空纖維式

D.螺旋卷式

7.下列哪種膜分離技術(shù)可以去除水中的病毒？

A.微濾

B.超濾

C.納濾

D.反滲透

8.在膜分離過(guò)程中，下列哪種因素會(huì)導(dǎo)致膜通量下降？

A.操作壓力增加

B.進(jìn)水溫度升高

C.進(jìn)水鹽度降低

D.膜污染加劇

9.下列哪種膜材料具有最好的耐氧化性？

A.聚砜

B.聚醚砜

C.聚偏氟乙烯

D.聚丙烯腈

10.在膜系統(tǒng)中，下列哪個(gè)部件主要用于收集透過(guò)液？

A.原水入口

B.濃水出口

C.透過(guò)液出口

D.反沖洗入口

二、填空題（每題2分，共12分）

1.膜分離技術(shù)根據(jù)膜孔徑大小可分為微濾、超濾、納濾和__________。

2.膜污染的控制方法包括預(yù)處理、優(yōu)化操作條件和__________。

3.反滲透膜的工作原理主要是基于__________和篩分效應(yīng)。

4.膜組件的四種基本結(jié)構(gòu)形式是板框式、管式、中空纖維式和__________。

5.膜清洗常用的化學(xué)藥劑包括酸、堿、__________和表面活性劑。

6.膜壽命評(píng)估的主要指標(biāo)包括通量衰減率、__________和完整性。

三、判斷題（每題2分，共12分）

1.反滲透膜的孔徑通常小于1納米。

2.膜污染是不可逆的，一旦發(fā)生就無(wú)法恢復(fù)。

3.超濾膜可以去除水中的重金屬離子。

4.膜組件的填充密度越高，其處理效率一定越高。

5.在膜系統(tǒng)中，提高操作壓力可以無(wú)限提高膜通量。

6.膜材料的選擇只需考慮其分離性能，無(wú)需考慮化學(xué)穩(wěn)定性。

四、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共4分）

1.下列哪些因素會(huì)影響膜分離效果？

A.操作壓力

B.進(jìn)水溫度

C.膜材料性質(zhì)

D.進(jìn)水pH值

E.膜組件結(jié)構(gòu)

2.下列哪些方法可以用于膜污染的預(yù)防？

A.優(yōu)化預(yù)處理工藝

B.定期化學(xué)清洗

C.控制操作條件

D.添加阻垢劑

E.增加膜面積

五、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分）

1.簡(jiǎn)述反滲透膜在水處理中的應(yīng)用原理及優(yōu)缺點(diǎn)。

2.分析膜污染的主要原因，并提出相應(yīng)的控制措施。

參考答案及解析

一、單項(xiàng)選擇題

1.D

解析：反滲透(RO)膜主要用于去除水中的溶解性鹽類(lèi)，其孔徑最小，通常小于1納米，能夠截留大多數(shù)溶解鹽、有機(jī)物和微生物。微濾(MF)和超濾(UF)主要用于去除懸浮物、膠體和大分子物質(zhì)，納濾(NF)介于超濾和反滲透之間，主要用于去除二價(jià)鹽和部分一價(jià)鹽。

2.D

解析：膜污染主要表現(xiàn)為濃差極化、膜孔堵塞和膜表面沉積，這些都是膜使用過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題。膜材料老化是膜材料本身隨時(shí)間發(fā)生的性能變化，不屬于膜污染的表現(xiàn)形式。

3.C

解析：聚偏氟乙烯(PVDF)具有優(yōu)異的耐酸堿性和化學(xué)穩(wěn)定性，適合用于制備耐酸堿性的反滲透膜。醋酸纖維素(CA)耐酸堿性較差，聚醚砜(PES)和聚丙烯腈(PAN)雖然有一定的耐酸堿性，但不如PVDF優(yōu)異。

4.C

解析：在水處理膜系統(tǒng)中，通量、截留率和操作壓力是衡量膜性能的關(guān)鍵指標(biāo)。膜厚度雖然影響膜的性能，但不是關(guān)鍵指標(biāo)，不同厚度的膜可以達(dá)到相似的分離效果。

5.D

解析：膜污染的清洗方法主要包括物理清洗(如反沖洗、氣水沖洗)、化學(xué)清洗(如酸洗、堿洗、氧化劑清洗)和生物清洗(如酶清洗)。熱力清洗可能會(huì)損壞膜材料，不適合用于膜污染的清洗。

6.C

解析：在四種膜組件結(jié)構(gòu)形式中，中空纖維式具有最大的填充密度，可以達(dá)到每立方米膜組件數(shù)千平方米的膜面積。板框式填充密度最低，管式和螺旋卷式居中。

7.D

解析：反滲透膜的孔徑最小，通常小于1納米，能夠有效去除水中的病毒(病毒大小通常為20-300納米)。微濾和超濾膜的孔徑較大，無(wú)法有效去除病毒；納濾膜的孔徑介于超濾和反滲透之間，對(duì)病毒的去除效果有限。

8.D

解析：膜污染會(huì)導(dǎo)致膜通量下降，這是膜污染的主要表現(xiàn)之一。操作壓力增加通常會(huì)提高膜通量；進(jìn)水溫度升高會(huì)降低水的粘度，從而提高膜通量；進(jìn)水鹽度降低會(huì)減少滲透壓，從而提高膜通量。

9.C

解析：聚偏氟乙烯(PVDF)具有優(yōu)異的耐氧化性，能夠抵抗氯等氧化劑的攻擊。聚砜、聚醚砜和聚丙烯腈的耐氧化性相對(duì)較差，容易受到氧化劑的破壞。

10.C

解析：在膜系統(tǒng)中，透過(guò)液出口主要用于收集透過(guò)液(產(chǎn)水)。原水入口用于供給待處理水；濃水出口用于排放濃縮后的水；反沖洗入口用于膜的清洗。

二、填空題

1.反滲透

解析：膜分離技術(shù)根據(jù)膜孔徑大小可分為微濾(孔徑0.1-10微米)、超濾(孔徑0.01-0.1微米)、納濾(孔徑0.001-0.01微米)和反滲透(孔徑小于0.001微米)。

2.定期清洗

解析：膜污染的控制方法包括預(yù)處理(去除可能引起污染的物質(zhì))、優(yōu)化操作條件(如控制通量、壓力等)和定期清洗(物理清洗和化學(xué)清洗)。

3.擴(kuò)散滲透

解析：反滲透膜的工作原理主要是基于擴(kuò)散滲透(水分子通過(guò)膜)和篩分效應(yīng)(截留大于膜孔徑的物質(zhì))。在壓力作用下，水分子通過(guò)半透膜，而溶解鹽類(lèi)被截留。

4.螺旋卷式

解析：膜組件的四種基本結(jié)構(gòu)形式是板框式、管式、中空纖維式和螺旋卷式。每種結(jié)構(gòu)形式都有其特點(diǎn)和適用場(chǎng)合。

5.氧化劑

解析：膜清洗常用的化學(xué)藥劑包括酸(去除無(wú)機(jī)垢)、堿(去除有機(jī)物)、氧化劑(去除生物污染)和表面活性劑(去除油類(lèi)物質(zhì))。

6.截留率變化

解析：膜壽命評(píng)估的主要指標(biāo)包括通量衰減率(反映膜污染程度)、截留率變化(反映膜分離性能變化)和完整性(反映膜是否破損)。

三、判斷題

1.√

解析：反滲透膜的孔徑通常小于1納米，能夠截留大多數(shù)溶解鹽、有機(jī)物和微生物。這是反滲透膜能夠?qū)崿F(xiàn)海水淡化的關(guān)鍵。

2.×

解析：膜污染在一定程度上是可逆的，通過(guò)適當(dāng)?shù)那逑捶椒?如物理清洗、化學(xué)清洗)可以恢復(fù)膜的分離性能。但嚴(yán)重的膜污染可能導(dǎo)致膜性能不可逆下降。

3.×

解析：超濾膜的孔徑通常為0.01-0.1微米，無(wú)法有效去除水中的重金屬離子(離子大小通常小于0.001微米)。去除重金屬離子需要采用反滲透或納濾等技術(shù)。

4.×

解析：雖然膜組件的填充密度越高，其單位體積的處理能力可能越高，但過(guò)高的填充密度可能導(dǎo)致流動(dòng)阻力增加、清洗困難等問(wèn)題，不一定提高整體處理效率。

5.×

解析：在膜系統(tǒng)中，提高操作壓力可以提高膜通量，但當(dāng)壓力超過(guò)一定值后，由于濃差極化加劇，膜通量增加幅度減小，甚至趨于穩(wěn)定，無(wú)法無(wú)限提高。

6.×

解析：膜材料的選擇需要綜合考慮分離性能、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、耐污染性、成本等多種因素，化學(xué)穩(wěn)定性是膜材料選擇的重要考慮因素之一。

四、多項(xiàng)選擇題

1.ABCDE

解析：操作壓力直接影響膜通量和截留率；進(jìn)水溫度影響水的粘度和擴(kuò)散系數(shù)，從而影響膜通量；膜材料性質(zhì)決定膜的分離性能和耐污染性；進(jìn)水pH值影響膜材料的穩(wěn)定性和污染物的形態(tài)；膜組件結(jié)構(gòu)影響流動(dòng)狀態(tài)和壓力分布，從而影響分離效果。

2.ABCD

解析：優(yōu)化預(yù)處理工藝可以去除可能引起膜污染的物質(zhì)；定期化學(xué)清洗可以及時(shí)清除已形成的污染層；控制操作條件(如通量、壓力)可以減輕膜污染；添加阻垢劑可以防止無(wú)機(jī)垢的形成。增加膜面積雖然可以提高處理能力，但不能預(yù)防膜污染。

五、簡(jiǎn)答題

1.反滲透膜在水處理中的應(yīng)用原理及優(yōu)缺點(diǎn)。

答：反滲透膜在水處理中的應(yīng)用原理是基于半透的選擇性分離特性。在壓力作用下，水分子通過(guò)反滲透膜，而溶解鹽類(lèi)、有機(jī)物、微生物等被截留，從而實(shí)現(xiàn)水的凈化。具體來(lái)說(shuō)，反滲透膜的工作原理包括擴(kuò)散滲透和篩分效應(yīng)兩個(gè)方面。

優(yōu)點(diǎn)：

-脫鹽率高，可去除水中絕大部分溶解鹽類(lèi)

-能有效去除水中有機(jī)物、微生物和膠體物質(zhì)

-系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便

-無(wú)需大量化學(xué)藥劑，環(huán)境友好

-產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，可滿(mǎn)足多種用途需求

缺點(diǎn)：

-能耗較高，需要較高的操作壓力

-膜污染問(wèn)題突出，需要定期清洗

-濃水排放量大，可能造成水資源浪費(fèi)

-對(duì)預(yù)處理要求較高

-設(shè)備投資和運(yùn)行成本相對(duì)較高

2.分析膜污染的主要原因，并提出相應(yīng)的控制措施。

答：膜污染的主要原因包括：

(1)無(wú)機(jī)污染：主要由鈣、鎂、鐵等金屬離子形成的沉淀物引起，如碳酸鈣、硫酸鈣等。

(2)有機(jī)污染：由天然有機(jī)物(如腐殖酸)、微生物代謝產(chǎn)物等引起。

(3)生物污染：由細(xì)菌、藻類(lèi)等微生物在膜表面形成生物膜引起。

(4)顆粒污染：由懸浮物、膠體等顆粒物質(zhì)引起。

(5)化學(xué)污染：由化學(xué)藥劑與膜材料或污染物反應(yīng)引起。

控制措施：

(1)優(yōu)化預(yù)處理工藝：

-采用混凝、沉淀、過(guò)濾等方法去除懸浮物和膠體

-采用活性炭吸附去除有機(jī)物

-采用軟化、離子交換等方法去除硬度離子

-采用紫外線(xiàn)或臭氧消毒控制微生物生長(zhǎng)

(2)優(yōu)化操作條件：

-控制合理的通量和壓力，避免過(guò)高通量

-定期反沖洗，減少污染物積累

-優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，如pH值、溫度等

(3)膜清洗：

-定期物理清洗：如反沖洗、氣水沖洗等

-定期化學(xué)清洗：如酸洗(去除無(wú)機(jī)垢)、堿洗(去除有機(jī)物)、氧化