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      uf超滤膜

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      超滤膜能去除水中有机物吗?

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      超滤膜能去除水中有机物吗?

      发布日期:2017-02-14 作者:国电清航瑞恒江苏环保科技有限公司 点击:

             超滤膜能去除水中有机物吗?

        随着膜技术的普及,水处理中使用膜的场合也越来越多。近些年,在纯水处理中常出现二膜系统(UF+RO)和三膜系统(UF+RO+EDR),其中的超滤是作为反渗透的前处理,它可有效的去除水中颗粒状物(悬浮物及胶体),使反渗透进水的SDI值达到标准(<4,甚至可以降至1~2),有效的保护了反渗透膜。但是,在某些污染严重的原水中,有人也使用超滤膜,认为它不但可以降低SDI值,而且可以去除水中有机物,使RO进水的COD值降低甚至达到标准(COD<2~3mg/L),从而降低RO膜的有机物污染危险性。

        但是,实际使用表明,许多污染严重、CODMn高的原水,使用超滤膜后,RO进水的COD不但没有显著降低,而且超滤膜本身遭到严重污染,频繁清洗,再加上超滤膜价格较贵,给纯水制备的安全性和经济性都带来很不利的影响。

        因此,认为超滤可以很容易的去除水中的有机物,这是一种误解。

        1.关于水中有机物的形态

        按形态来分,水中有机物也和水中无机物一样,可以分为悬浮态、胶态和溶解态三大类。

        对溶解态有机物的定义,是依据测定方法来理解。目前普遍应用的测定方法是将水样通过0.45μm(或0.15μm)滤膜过滤,通过滤膜后的水中有机物作为溶解态有机物,没有通过滤膜的有机物作为悬浮态和胶态有机物。有人选用0.15μm滤膜,这是因为在无浊度水制备中将透过0.15μm滤膜的水作为零浊度水。试验表明,水通过0.45μm或0.15μm滤膜后,对水中有机物量影响不大,所以目前一般均将通过0.45μm滤膜的水中有机物作为溶解态有机物。

        根据这种观点,水分析中测定的COD,也可以分为悬浮态和胶态有机物的COD和溶解态有机物的COD二部分。原水都是先经过混凝、澄清、过滤之后才作为离子交换的进水,反渗透的进水在过滤之后还要再经过二次混凝或细砂过滤,这样的水,应该说其中的悬浮态和胶态有机物已大部分去除,水的COD中大部分是溶解态有机物的COD。试验表明,原水在混凝、澄清、过滤阶段,对水中溶解态有机物去除甚微,有时甚至为0,而对水中悬浮态和胶态有机物去除率可以达到90%以上。

        所以,我们笼统讲某种处理方法可以去除水中多少有机物,即COD去除率为多少是不确切的,也不全面的。水处理中面临的困难不是总的有机物(COD)的去除率能提高到多少,因为在悬浮态和胶态有机物含量高的水中,应用一般的混凝、澄清、过滤的方法,就可以把总有机物(COD)去除率提高到很高的数值。

        因此,反渗透(或离子交换)进水中的有机物主要是溶解态有机物,反渗透(或离子交换)进水的COD指标也主要是指溶解态有机物的COD。要使反渗透(或离子交换)进水的COD达到标准,其主要任务也是降低水中溶解态有机物的量。

        2.超滤膜水中溶解态有机物分类

        天然水中有机物有的来源于工业排放,也有的来源于生活污水的排放或其它来源,但不管来源为何,排到天然水体中后,都会在微生物作用下大部分(或一部分)转变为腐殖质类化合物,这种转变可以在几小时至几百小时内完成。腐殖质类物质不是一种单一物质,而是多种有机物的混合物,我们现在所说的腐殖酸和富里酸就是用一个简单办法(在稀酸中溶和不溶)把腐殖质分为二类,这种方法是粗略的,简单的。

        由于水中有机物种类繁多,结构复杂,对水中有机物目前尚不能像无机物一样按种类来区分和测定浓度。

        目前对水中有机物常用的分类方法是将水中溶解态有机物按分子量大小来分,即所谓的水中溶解态有机物分子量分布。水中溶解态有机物分子量分布的测定方法目前有二类:一类是凝胶色谱法(GPC),一类是超滤法。超滤法比较简单,是目前常用的方法,超滤法就是用不同孔径(截留分子量)大小的超滤膜来将水中有机物按分子大小进行筛分。

        超滤膜的截留分子量,是用不同分子量的球状蛋白来做试验,当某个分子量的球状蛋白有90~95%以上被这个超滤膜截留时,就将这个蛋白质的分子量定义为超滤膜的截留分子量。

        比如,我们曾用超滤法对几种水样中溶解态有机物分子量分布进行测定,

        从上述分析结果中可以看出,天然水中溶解态有机物的分子量大多在1~3 万以下,分子量大于3万比较少。

        3.超滤膜对水中有机物的截留性能

        超滤膜对水中物质的去除是一个纯粹的过滤过程,所以它对水中溶解态有机物的去除是与膜的孔径(截留分子量)有关,目前工业用的超滤膜的截留分子量有下列几种:6000,1万,2万,5万,10万,15万,20万,30万等,截留分子量小于1万的超滤膜在工业上应用较少,主要是因为孔径小,阻力大,水通量少。

        现在我们水处理中常用的是截留分子量15~30万(对应孔径约0.015~0.05μm)的超滤膜,对比表1中数据,可以看出,由于水中溶解态有机物分子量较低,这样的大孔径超滤膜无法截留水中低分子量的溶解态有机物,去除率很低,大部分分子量小于该膜孔径的有机物在处理中将穿透超滤膜。所以,在这样水中使用超滤处理,只能起到降低SDI的作用,不能降低水中的溶解态有机物含量,不能给后续的反渗透提供防有机物污染保护,而且,由于自身进水中高有机物含量,超滤膜本身的污染变得极为严重,需要频繁清洗,安全性及经济性显著下降。

        造成这种现象的主要原因是因为超滤的进水已经过混凝、澄清、过滤处理,水中悬浮态和胶态有机物已大部分被去除,而选用的超滤膜孔径又太大,与水中溶解态有机物分子量不匹配,就使得在这种水中超滤不能起到预期的去除水中有机物、降低COD的作用。

        4.几个设想和建议

        ①设计超滤作为反渗透进水前处理时,若想用超滤来降低水中有机物含量,应当对原水中溶解态有机物进行分子量分布测定,根据测定结果选择相应截留分子量的超滤膜。

        ②若原水有机物含量较高,而溶解态有机物分子量较低,无法选择相应的超滤膜将其去除时,建议不要选择价格昂贵的超滤膜,因为此时超滤膜降低SDI的作用可以用其它方法来解决。

        由于SDI是将水通过0.45μm滤膜进行测定,所以从理论上讲,水经过0.45μm滤膜过滤之后,水的SDI为0,实际上可能不是0,但也比原来值大大降低。因此,可以考虑用价格便宜的低孔径(0.45~1μm)微滤膜来代替超滤膜,既可以起到降低SDI 的作用,又由于微滤膜便宜, 采用更换微滤膜的办法来避开超滤膜污堵、频繁清洗、高自用水率及高费用问题。

        ③反渗透可以彻底去除水中有机物,解决有机物带入锅炉给水的危害,但反渗透本身要求进水COD低于一定值,所以降低水中溶解态有机物对反渗透正常运行又很大好处。目前工业上能降低水中溶解态有机物含量的办法很少,应用Z多的是活性炭吸附,Z近还有SD550丙烯酸系大孔吸附树脂,但是去除率正常时也仅有40~50%。


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