【摘要】 该研究采用100kda、30kda和5kda三种孔径的超滤膜处理MBR出水、自来水和地表水三种水。

超滤-反渗透（UF-RO）工艺具有能耗低、效率高、操作维护方便等优点。广泛应用于海水淡化、微咸水淡化、废水回用、纯水生产等领域。然而，膜污染引起的成本上升已成为其应用的主要障碍。水中溶解有机物（DOM）是指广泛存在于天然水体中的有机混合物。它含有丰富的碳、氮、磷等营养元素。

 

DOMs具有复杂的结构和成分，包括腐殖质、类蛋白质和碳水化合物。它们很容易在反渗透膜表面形成有机污染层，降低水通量，降低处理效果。因此，研究UF-RO处理过程中DOM特性的变化以及超滤预处理对RO污染的影响至关重要。目前，用于表征DOM的主要方法包括紫外-可见吸收光谱和三维激发-发射矩阵光谱（3DEEMs）。该仪器具有灵敏度高、操作方便、无损采样等优点。然而，这种方法无法准确识别叠加的荧光峰，而平行因子分析（PARAFAC）模型可以有效地解决这一问题。Liu等人1考察了三种应用场景:污水厂膜生物反应器（MBR）工艺出水、自来水和地表水。

 

此外，还使用了100 kDa、30 kDa和5 kDa的不同分子量的超滤膜（MWCO）。利用三维荧光技术分析了在UF-RO处理过程中DOMs的特性。使用PARAFAC模型来识别dom的组成部分。此外，还分析了不同超滤膜孔径对反渗透膜污染的影响。该研究可为UF-RO工艺中膜污染的控制提供有益的参考。

 

图1 “UF-RO”测试工艺流程图。

 

图2 各水样电导率变化趋势。

 

图3 水样紫外-可见吸收光谱参数的变化，（a） SUVA254;（b） SUVA260;（c） E253/E203;（d） E465/E665。

 

实验采用高压平板膜设备，膜池面积为24 cm2，可容纳各种型号的膜（图1）。系统的过滤压力范围为1 - 60 bar，温度范围为0-80℃，过滤能力为0-1L /Hr。通过改变膜池中的膜模型或操作条件来改变UF和RO工艺。当池中的膜受到压力时，进水中的DOMs被捕获。然后将排出物收集起来，而剩余的水则流回给水箱循环。根据实时出水量记录膜通量的变化。图2为水样在uv - ro处理过程中电导率的变化。

 

结果表明，地表水电导率最高，MBR出水电导率次之，自来水电导率最高。超滤处理后的水样电导率下降幅度小于5%。相比之下，三个样品的反渗透出水的电导率在10 ~ 15 μs/cm之间，与原水相比降低了98%以上。结果表明，UF-RO对不同类型的水都有有效的净化效果，这主要是通过RO模块来实现的。三种水样（MBR出水、自来水和地表水）的光谱变化如图3所示。自来水的SUVA254值低于地表水和MBR出水。经UF处理后，SUVA254值降低，表明UF对含不饱和双键的芳香性DOMs具有去除作用。超滤膜孔径越小，去除率越高。反渗透处理后，三种水样的芳香族DOMs去除率均较高。

 

同时，3种超滤膜对3种水样中芳香族有机成分的去除率在3.19% ~ 36.85%之间。UF-RO工艺可有效降低水样中疏水组分的含量，对不同孔径的超滤膜去除率在5.71% ~ 32.25%之间。

 

综上所述，该研究采用100kda、30kda和5kda三种孔径的超滤膜处理MBR出水、自来水和地表水三种水。使用PARAFAC模型研究UF-RO处理期间DOMs的变化。结果表明，3种水系均含有5类主要的DOMs。不同类型DOMs的去除率随着孔径的减小而增大。超滤膜对同一种DOM的去除率在不同类型的水中存在差异。超滤对自来水中DOMs的去除率最高，可去除80%以上的蛋白质样物质和黄腐酸样物质。

 

不同孔径的超滤膜预处理对反渗透出水中DOMs的含量没有影响，去除率均在80%以上。超滤工艺处理MBR出水后，反渗透膜污染在短期内会加重。而超滤预处理有可能减少自来水或地表水对反渗透膜的污染。在实际应用中，选择孔径合适的超滤膜对于达到理想的出水水质和超滤-反渗透工艺中水通量至关重要。

 

1.Liu, J.;  Duan, L.;  Gao, Q.;  Zhang, H.;  Yu, H.; Zhang, J., Three-dimensional fluorescence characteristics analysis of DOMs in water treated by the ultrafiltration-reverse osmosis process. J. Mol. Liq. 2024, 398, 124297.

 

科学指南针以分析测试为核心，提供材料测试、环境检测、生物服务、模拟计算、科研绘图等多项科研产品，累计服务1800+个高校、科研院所及6000+家企业，获得了60万科研工作者的信赖。始终秉持“全心全意服务科研，助力全球科技创新”的使命，致力于为高校、院所、医院、研发型企业等科研工作者提供专业、快捷、全方位的服务。

 

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。