近年来,随着居民生活质量的提高,饮用水安全问题备受关注,研究日趋深入。天津津腾实验设备有限公司了解到纳米材料作为一种广泛应用于化工制造、个人护理及食品工业等的新材料,进入天然水体后,天然有机物质与纳米粒子间的相互作用可能改变 其毒性和稳定性,对其在环境中的迁移和转化有重 要影响,给饮用水安全带来威胁。学者们考察了纳米材料本身的性质,以及环境溶液的化学性质和物理因素对纳米材料在水体中的沉积、聚集及其潜在危害的影响,而关于纳米材料与NOM在水溶液中形成的复合污染物的研究却很少。因此,天津津腾认为研究NOM与纳米颗粒在水中的相互作用具有实际价值。传统的水处理工艺对纳米颗粒的去除并不理想,而超滤因能有效截留水中胶体、悬浮物、细菌等, 在纳米颗粒去除方面展现出优势,但却面临膜污染等问题。不过,将超滤与其他技术混凝、吸附、预氧化相结合,能有效减轻膜污染, 其中,混凝 超滤因具有成本低、操作简单、处理效果好等优点而得到广泛应用。纳米颗粒经过混凝后凝聚,用膜过滤有很好的去除效果,且与传统的过滤方法相比,膜滤对水中的纳米颗粒表现出更好的去除 效果。
1 膜表面滤饼层形态分析
对实验后的滤膜进行SEM扫描,可以更加直观地观察膜表面滤饼层微观形态。为原始滤膜表面,干净光滑;为最优条件下(pH=8,混凝剂投加量为0.46mmol/L,不添加Ca2+)滤膜表面滤饼层,可观察到其交连的大分子骨架结构,孔隙率高,膜堵塞情况较轻;为将pH值调整为4时滤膜表面滤饼层,表面絮体密实,骨架结构分布不 均匀,孔隙率低;为80mg/LCa2+ 时滤膜表面滤饼层,其他条件,大分子骨架结构明显不同,絮体结构致密,孔隙小,说明Ca2+的存在会加重膜污染。根据XDLVO 理论,pH值、PFS浓度、Ca2+浓度对膜表面的污染程度主要取决于污染物与膜材料、离子等相互作用的自由能,调低pH值、投加阳离子等措施都将导致自由能减少, 膜污染加重。
2 结论
(1)水溶液中纳米TiO2与HA会发生静电吸附 以及配位反应,使纳米TiO2水溶液体系的有效粒径减小,静电斥力变大,纳米TiO2稳定性增强,胶体分散更均匀,易于迁移。
(2)混凝剂投加量、pH值、Ca2+浓度都是影响C-UF工艺处理效果的重要因素。PFS浓度为0.46mmol/L,弱碱性(pH值7~8)时,不添加钙离子,处理效果较好;其中,混凝剂投加量过低或过高, 原水pH过低或过高,都会对C-UF工艺处理HA-T复合污染物产生不利影响,使超滤膜过滤通量减小, 加重膜污染。
(3)当混凝机理为以网捕卷扫、吸附架桥为主,以 电性中和为辅时,膜污染较轻,膜通量较高。
