活性炭對微濾膜的影響

　　活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附(fu)對微(wei)濾(lv)膜(mo)(mo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)影響。結果(guo)表(biao)明(ming)(ming)(ming)，活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)預處理為10-200 mg / L 在劑量(liang)下，溶解(jie)有機(ji)碳(DOC)和(he)254 nm紫(zi)外吸(xi)收光譜(UV 254)都能(neng)提供高(gao)有機(ji)物(wu)(wu)去(qu)除率。通過MF隨著(zhu)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附(fu)有機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)增加，膜(mo)(mo)過濾(lv)去(qu)除效率降低(di)。主要(yao)去(qu)除活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)約(yue)3kDa有機(ji)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)分子量(liang)。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附(fu)后，膜(mo)(mo)在膜(mo)(mo)上(shang)保(bao)持超(chao)過5kDa有機(ji)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)。膜(mo)(mo)過濾(lv)結果(guo)表(biao)明(ming)(ming)(ming)，無論活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)劑量(liang)如何(he)，活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)預處理都略微(wei)促(cu)進膜(mo)(mo)通量(liang)。似乎(hu)有機(ji)污垢膜(mo)(mo)集中在3以上(shang)kDa的(de)(de)微(wei)濾(lv)膜(mo)(mo)。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)去(qu)除明(ming)(ming)(ming)顯(xian)小于33kDa 微(wei)濾(lv)膜(mo)(mo)有機(ji)物(wu)(wu)超(chao)過3種kDa有機(ji)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)影響較小。因此，活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)不能(neng)減少膜(mo)(mo)污染。

　　膜(mo)(mo)污(wu)染(ran)是水處理的重要問題之(zhi)一(yi)(yi)。膜(mo)(mo)結垢導(dao)致膜(mo)(mo)通量降低和(he)性(xing)能(neng)差。一(yi)(yi)些研究表明，天然(ran)有機物(NOM)負責(ze)炭吸(xi)(xi)附是飲用(yong)水中(zhong)負責(ze)微濾膜(mo)(mo)污(wu)染(ran)或垢。活性(xing)炭吸(xi)(xi)附是減(jian)少有機物污(wu)染(ran)膜(mo)(mo)的好選(xuan)擇(ze)。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)廣泛用(yong)(yong)作(zuo)水(shui)處理(li)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)收(shou)劑。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)天(tian)然(ran)有(you)機(ji)(ji)物吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)，因此(ci)采用(yong)(yong)預(yu)處理(li)，減少膜(mo)污染(ran)(ran)，提(ti)高膜(mo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。然(ran)而(er)(er)(er)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)對(dui)提(ti)高膜(mo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)效率(lv)有(you)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)結論。一(yi)些研究表(biao)明，當活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)保持膜(mo)表(biao)面時，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)可(ke)(ke)以增強膜(mo)通(tong)(tong)量 。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)懸浮在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)/超濾系統中(zhong)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)是(shi)吸(xi)收(shou)低分子腐殖(zhi)酸(HA)。膜(mo)提(ti)供物理(li)屏(ping)障，防止活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)通(tong)(tong)過(guo)(guo)，從而(er)(er)(er)保留吸(xi)附(fu)在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上的(de)(de)(de)(de)有(you)機(ji)(ji)化合(he)物。發(fa)現活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)可(ke)(ke)能(neng)導致更大的(de)(de)(de)(de)絮凝顆粒，并(bing)通(tong)(tong)過(guo)(guo)預(yu)處理(li)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)來減少每(mei)個(ge)過(guo)(guo)濾周期的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)逆性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)TMP增加。研究天(tian)然(ran)有(you)機(ji)(ji)物在(zai)耦(ou)合(he)超細(xi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)/微濾膜(mo)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)表(biao)明，天(tian)然(ran)有(you)機(ji)(ji)物被證明是(shi)膜(mo)污染(ran)(ran)和(he)超細(xi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)主要原(yuan)因，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)實(shi)際上比單獨的(de)(de)(de)(de)天(tian)然(ran)有(you)機(ji)(ji)物減少了結垢。然(ran)而(er)(er)(er)，一(yi)些研究人員報告說，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)會加重膜(mo)污染(ran)(ran)或不(bu)影響(xiang)膜(mo)通(tong)(tong)量。 在(zai)反洗水(shui)中(zhong)發(fa)現活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)顆粒，因為它們可(ke)(ke)能(neng)在(zai)污垢層的(de)(de)(de)(de)生長過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)積累。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)既不(bu)促進也不(bu)控制膜(mo)可(ke)(ke)逆結垢。

　　活(huo)性(xing)(xing)炭用于處理(li)微濾膜(mo)(mo)前(qian)的(de)預處理(li)和地(di)表水(shui)。實(shi)驗的(de)主要目的(de)是研究活(huo)性(xing)(xing)炭對膜(mo)(mo)性(xing)(xing)能的(de)影(ying)響(xiang)，特別關注活(huo)性(xing)(xing)炭微濾膜(mo)(mo)工藝對有機物去(qu)除率(lv)和膜(mo)(mo)通量(liang)的(de)影(ying)響(xiang)。木(mu)質活(huo)性(xing)(xing)炭。粒度分(fen)布為：>74μm-71%，>44μm-95%。使(shi)用前(qian)，加入少量(liang)去(qu)離子(zi)水(shui)均勻(yun)化活(huo)性(xing)(xing)炭。在(zai)原(yuan)水(shui)中加入10、50、100、200mg / L特殊(shu)活(huo)性(xing)(xing)炭劑(ji)量(liang)。本實(shi)驗采(cai)用黃浦江地(di)表水(shui)。在(zai)水(shui)樣中加入活(huo)性(xing)(xing)炭100rpm快速攪拌30分(fen)鐘1分(fen)鐘，攪拌30分(fen)鐘rpm緩慢(man)混合(he)，然后(hou)用0.45μm過(guo)濾器過(guo)濾水(shui)樣品(pin)。以(yi)下膜(mo)(mo)過(guo)濾用過(guo)濾水(shui)樣品(pin)。

　　溶解(jie)有機碳和活(huo)性炭和微濾過(guo)程UV254去除率(lv)

　　活(huo)性(xing)炭(tan)和UV如圖所示，254的效(xiao)率(lv)。活(huo)性(xing)炭(tan)溶(rong)解(jie)有(you)機碳去(qu)(qu)(qu)除(chu)率(lv)較(jiao)高(gao)。活(huo)性(xing)炭(tan)劑量為10-2000 mg / L當溶(rong)解(jie)有(you)機碳的去(qu)(qu)(qu)除(chu)率(lv)從(cong)3開(kai)始.0%提高(gao)到(dao)59.8%。活(huo)性(xing)炭(tan)吸附后，微(wei)濾膜(mo)過濾水樣(yang)，溶(rong)解(jie)有(you)機碳從(cong)21中(zhong)去(qu)(qu)(qu)除(chu)滲透物(wu).1%穩定增加(jia)(jia)到(dao)62.2%。然而(er)，隨著活(huo)性(xing)炭(tan)劑量的增加(jia)(jia)，微(wei)濾膜(mo)溶(rong)解(jie)有(you)機碳去(qu)(qu)(qu)除(chu)量略有(you)增加(jia)(jia)。

　　與溶解(jie)有機(ji)碳相(xiang)比(bi)，UV254去除率高(gao)(gao)。隨著活(huo)性(xing)炭(tan)劑量(liang)從100開始mg / L增(zeng)加(jia)到200mg / L，超濾(lv)吸收去除率為10.1%增(zeng)加(jia)到70.3%。與微(wei)濾(lv)過濾(lv)后溶解(jie)有機(ji)碳去除率相(xiang)似，活(huo)性(xing)炭(tan)用(yong)量(liang)越高(gao)(gao)，微(wei)濾(lv)膜去除UV254越低(di)。可溶解(jie)有機(ji)碳和活(huo)性(xing)炭(tan)UV254去除率高(gao)(gao)，活(huo)性(xing)炭(tan)含(han)量(liang)高(gao)(gao)，膜可去除殘留(liu)有機(ji)物(wu)。

　　在上述(shu)研(yan)究中，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有較(jiao)高的有機(ji)(ji)物去除率(lv)。然而(er)，即使(shi)在200年mg / L活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)高的劑量下，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)不(bu)能改善(shan)膜通量。原水有機(ji)(ji)質的微濾濃度(du)為2-7kDa，特別是3-5kDa。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸附的有機(ji)(ji)物濃度(du)約為3kDa 水中有機(ji)(ji)物分子(zi)量。顯然，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)對(dui)水中有機(ji)(ji)物分子(zi)物質影響不(bu)大。

　　微(wei)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)過濾(lv)(lv)(lv)后原水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)疏(shu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)/親(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)變化如圖6所(suo)示。可見，微(wei)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)主要去(qu)除(chu)疏(shu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)有(you)(you)(you)機物(wu)。圖7顯示了(le)原水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中不(bu)同水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中有(you)(you)(you)機物(wu)分子(zi)量(liang)的(de)疏(shu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)/親(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)變化。膜(mo)(mo)過濾(lv)(lv)(lv)后，疏(shu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)有(you)(you)(you)機質的(de)比(bi)例(li)明顯下降(jiang)，特別是(shi)2-7 kDa 有(you)(you)(you)機物(wu)。相(xiang)比(bi)之(zhi)下，親(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)有(you)(you)(you)機物(wu)的(de)比(bi)例(li)顯著(zhu)增加(jia)。本研究采用親(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)PVDF膜(mo)(mo)。因此，疏(shu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)物(wu)質不(bu)能通過膜(mo)(mo)并(bing)停留在膜(mo)(mo)表面。親(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)有(you)(you)(you)機物(wu)容易通過膜(mo)(mo)，然后親(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)有(you)(you)(you)機物(wu)在滲透物(wu)中的(de)比(bi)例(li)顯著(zhu)增加(jia)。膜(mo)(mo)有(you)(you)(you)機污染(ran)(ran)物(wu)似乎是(shi)2-7kDa 疏(shu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)有(you)(you)(you)機物(wu)是(shi)重點(dian)。活(huo)性(xing)炭僅部(bu)分吸(xi)附2-7 kDa 有(you)(you)(you)機物(wu)，輕微(wei)促進(jin)膜(mo)(mo)污染(ran)(ran)。這(zhe)是(shi)因為活(huo)性(xing)炭顯著(zhu)去(qu)除(chu)有(you)(you)(you)機物(wu)，增強膜(mo)(mo)通量(liang)。