污水纳滤膜常见附着污染物

污水处理中的膜分离技术应用污水处理是一项关乎环保和可持续发展的重要任务。

随着工业化和人口增长，污水处理厂承担着越来越大的压力。

为了有效地去除废水中的有害物质，一种被广泛应用的技术是膜分离技术。

本文将探讨膜分离技术在污水处理中的应用，包括其原理、优势和发展趋势。

1. 膜分离技术的原理膜分离技术是通过半透膜的筛选作用将废水中的杂质分离出来。

膜分离技术主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等过程。

微滤膜的孔径较大，能有效分离悬浮物和胶体颗粒；超滤膜的孔径较小，可去除大部分溶解性有机物和微生物体；纳滤膜则可以进一步去除溶解性无机盐和有机物；反渗透膜则可将污水中绝大部分溶质拦截在膜外，得到清洁水。

2. 膜分离技术在污水处理中的优势膜分离技术在污水处理中具有以下优势：2.1 高效去除污染物膜分离技术能够有效去除污水中的悬浮物、胶体颗粒、有机物和无机盐等污染物，使污水得到有效处理。

2.2 高度自动化膜分离技术可以实现自动化控制，减少人工干预和操作成本，并确保处理过程的稳定性和一致性。

2.3 占地面积小相比传统污水处理工艺，膜分离技术需要的占地面积更小，可以有效节约土地资源。

2.4 产水质量高膜分离技术可以产生高质量的清洁水，满足日常生活用水和工业用水的要求。

2.5 节能环保膜分离技术相比传统的汽提和吸附等工艺，能耗更低，减少了对能源的依赖，同时废膜可回收，降低了环境污染。

3. 膜分离技术的应用领域膜分离技术在污水处理中有广泛的应用，包括城市污水处理厂、工业废水处理、饮用水制备等。

3.1 城市污水处理厂在城市污水处理厂，膜分离技术常用于二次处理过程，能够有效去除残余的悬浮物和有机物，提高出水质量。

3.2 工业废水处理膜分离技术在工业废水处理中被广泛应用。

不同类型的膜可根据废水中的污染物进行选择，如去除重金属离子、有机溶剂等。

3.3 饮用水制备膜分离技术在饮用水制备中也具有重要应用。

通过微滤和超滤膜的组合，能够有效去除水中的病原微生物和悬浮颗粒，提供安全的饮用水。

使用纳滤膜的注意事项介绍
纳滤膜介于反渗透膜和超滤膜之间，脱盐率在90%以下。

反渗透膜几乎对所有溶质都有较高的脱盐率，而纳滤膜只对某些溶质有较高的脱盐率。

纳滤膜主要去除直径约为1纳米的溶质颗粒，截留分子量为100~1000。

下面介绍一下使用纳滤膜的注意事项有哪些：
1、规范系统启停操作和停运保护措施
当系统启动和停止时，流量和压力都会发生波动。

过大或过快的流量和压力波动可能会导致系统出现极限压降现象，导致水锤作用，从而导致膜元件破裂。

因此，在启动或停止操作时，必须缓慢增加或减少压力和流量。

2、保持预处理效果的稳定
在预处理阶段去除原水中的大部分污染物。

良好的预处理效果可有效降低纳滤系统受到污染的概率。

3、对膜元件进行离线化学清洗
当膜系统经过多次在线化学清洗后不能恢复其性能或膜系统受到严重污染时，需要对膜元件进行离线化学清洗。

膜元件重污染是指系统运行初期污染后的单级压差大于系统运行初期单级压差值的2倍，纳滤系统产水量下降30%以上，或单个纳滤膜元件质量超出正常值3kg以上。

4、定期对膜元件进行在线化学清洗
通过合理的预处理系统和良好的运行管理，只能降低膜元件的污染程度，而不可能完全消除膜污染。

因此，纳滤膜系统在运行一段时间后，可能会受到各种污染物的污染，尤其是污水处理厂使用的纳滤膜系统一般污染比较频繁，如果产水量下降15%左右，进水和浓水之间的系统压降升高到初始值的1.5倍，产水水质有明显下降，就需要对膜元件进行在线化学清洗。

以上就是本期的全部内容，希望对大家有所帮助!。

平板纳滤膜的两种过滤方式介绍
2020.05.19
平板纳滤膜的两种过滤方式介绍
平板纳滤膜主要过滤方式有哪两种?下面为大家详细讲解：
内压式过滤：原液先从膜丝内孔进，经压力差驱动，沿径向由内向外渗透通过中空纤维成透过液为内压式过滤，内压式过滤可以使用高压大流量的顺冲洗，使冲洗水流与膜孔成切向方向快速流过，从而可以将吸附在膜内孔表面上的污染物冲去，恢复膜的水通量。

外压式过滤：原液经压力差驱动沿径向由外向内渗透过中空纤维膜丝成为透过液，而截留的物质汇集在中空丝的外部时为外压式过滤。

外压式纳滤膜密封在膜壳内，水流的死角多，无法使用快速直冲的方法清除工业用纳滤膜表面附着的污染物，因而不能完全去污。

以上就是为大家介绍的平板纳滤膜的两种过滤方式，希望对大家有所帮助。

理，其能够确保纳滤系统的可靠有效运行，有效减轻膜污染的发生，对于膜的使用寿命延长来说都起到重要的推动作用。

此程序是微污染水工艺流程中不可缺少的工艺流程。

预处理主要是对水质进行“检查”，去除较为容易去除的微熔盐沉淀物，颗粒较大的悬浮固体，以及对水资源的清洁度进行净化，这样的预处理能够实现水资源的温度调节，也能够对其PH值进行调整，对于微生物实现控制，也可以对有毒微生物予以去除，防止重金属的沉淀。

只有认真的预处理，使进水水质符合纳滤膜分离过程要求，则纳滤膜分离过程才能正常进行，这样膜的使用寿命也会延长。

3.3膜污染纳滤膜技术的处理也存在膜污染的情况，膜污染一旦发生，水处理效果就会变差，所处理的水质就难以真正达到预期效果。

纳滤膜孔径一般较小，而且膜表面附着荷电，其污染水源组成也更具复杂性，实际应用过程中，也容易产生污染物。

因此，做好膜污染防治和处理就显得极为重要。

一般来说，膜污染分为有机污染、无机污染和微生物污染，结合不同的污染情况进行有针对性的预处理工艺选择，选择正确的纳滤膜种类，做好膜清洗就显得极为重要，这也是膜污染情况减少发生，延长膜使用寿命的重要方式。

3.4经济性纳滤膜技术的应用主要包括预处理、膜分离、后处理三道工序，针对此三道工序做好日常维护则可以有效提升微污染水处理效果。

但是，在进行其污染水处理过程中，也需要保证其经济性的可靠与稳定，纳滤膜处理系统的本体投资下降，也从一定程度上提升了投资金额的降低。

结合不同的水处理情况，可以在膜元件购置方面进行有选择性的甄别，可以保证在成本变化不大的情况下，严格控制膜元件价格，力争从最大程度上降低膜使用费和折旧费，同时结合工艺技术水平的提升，减少水处理的投资费用，控制运行成本，让纳滤膜技术逐渐将至到市场可接受范围。

4结语纳滤膜技术具有广阔的前景，其所具有的独特分离特性也让其在水处理中展现优势，让其能够将重金属离子、细菌、有机物、病毒等污染物予以有效去除，既减少其副产物的产生，又达到更好的自动控制效应。

纳滤膜污染的原因及运行经验总结一、纳滤膜污染的原因1、微生物污染微生物包括细菌、藻类、真菌和病毒等。

细菌的颗粒极小，一般球菌直径为0.5～1.0微米；杆菌宽1微米，长2微米，病毒则更小，目前发现的最大的是痘病毒直径约300纳米，最小的是圆环病毒直径17纳米。

微生物污染对纳滤膜系统至少造成两方面的不良后果：第一，微生物的大量繁殖和代谢，产生大量的的胶体物质，致使膜被堵塞造成膜通量急剧下降；第二，将造成产水中的细菌总数的增加。

纳滤膜的微生物污染对整个装置的长周期运行极为不利，因此要对纳滤膜的微生物污染高度重视。

造成生物污染的原因一般有：（1）进水中含有较高数量的微生物；（2）系统的停用、保护、冲洗等没有严格按照技术手册要求进行；（3）没有对进水进行杀菌或者杀菌剂投加量过小；（4）进水水质含有容易滋生微生物的营养物质从而导致微生物的大量滋生；（5）没有对管路进行定期的杀菌和消毒。

受到微生物污染的膜表面会十分滑腻并常有难闻的气味，对生物膜样品进行焚烧的气味同焚烧头发一样。

（例如进水的氨氮指标严重超浓度，导致管路中和膜元件内大量微生物滋生，对膜系统进行化学清洗后，由于没有对管路进行杀菌消毒，系统启运时，在管路中存留的大部分微生物颗粒随水流全部进入膜端，导致系统产水率严重下降，膜段间压降急剧上升。

系统最终通过离线清洗得以消除污染。

）2、有机物及矿物油污染由有机物造成的膜系统故障占全部系统故障的60%一80%。

进水中的有机物吸附在膜元件表面，会造成通量的损失，尤其是在第一段，在很多情况下，在膜表面形成的吸附层对水中的溶解盐就象另一层分离阻挡层，堵塞膜面通道，导致脱盐率上升，大分子量并且带有疏水性基团的有机物常常会造成这种效应，例如微量的油滴、大分子量难降解的有机物等，会导致膜系统受到有机物污染。

（例如石化废水成份复杂，水中有机物浓度较高，且含有微量油，因此在石化废水深度处理装置中使用的纳滤膜系统中，有机物污染是一种最常见的污染类型。

纳米技术在污水处理中的应用摘要: 纳米技术是一种把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物质中间领域的新技术, 很可能成为21 世纪的主导技术之一。

纳米技术应用于环境污染治理中具有处理效率高、投资省、运行成本低、不产生二次污染等优点, 已成功地运用于固体废物, 废水和废气的治理, 并引起全世界广泛关注。

本文概述了纳米技术及材料在废水、城市垃圾及噪声控制中的应用现状。

关键字：纳米技术环境保护引言：纳米技术是以扫描探针显微镜等技术为手段, 在纳米尺度(0.1nm～100nm ) 范围内, 研究电子、原子和分子内在规律和特征, 并按人类的需要, 在纳米尺度上直接操纵物质表面的分子、原子、乃至电子来制造特定产品或创造纳米级加工工艺的一门新兴科学技术。

纳米技术兴起于20世纪80年代, 它所研究的对象是既非宏观又非微观的中间领域, 也有人称之为介观研究领域。

纳米量级的材料因其特殊的结构, 使其产生出小尺度效应、量子效应和表面效应, 从而在机械性能、磁、光、电、热等方面与传统材料有很大不同, 具有辐射、吸收、催化、吸附等特性。

因此, 在21 世纪纳米技术将对信息、生物技术、能源、环境、先进制造和国防的发展产生深远的影响。

近年来, 纳米技术所取得成就及其对各个领域的影响和渗透一直非常引人注目, 特别是其在环境治理方面的应用, 已经呈现出欣欣向荣的景象。

一、纳米技术在污水处理方面的应用传统的水处理方法效率低，成本高，存在二次污染等问题，污水治理一直得不到好的解决。

纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。

1、纳米材料吸附能力的利用。

纳米材料的基本构成决定了它超强(10倍以上) 的吸附能力。

污水中通常含有有毒有害物质、悬浮物、泥沙、铁锈、异味污染物、细菌、病毒等。

传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题, 污水治理一直得不到很好的解决。

纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一问题。

污水中的贵金属是对人体极其有害的物质。

四种污水处理工艺一、生物处理工艺生物处理工艺是一种利用微生物对有机物进行降解和转化的方法，常用于处理生活污水和工业废水。

主要包括活性污泥法、固定化生物膜法、人工湿地法等。

1. 活性污泥法活性污泥法是一种常见的生物处理工艺，通过在充氧条件下，利用活性污泥中的微生物对有机物进行降解和转化。

污水经过预处理后，进入活性污泥池，与活性污泥混合并进行充氧，微生物在氧气的作用下分解有机物。

然后，通过沉淀池将污泥与水分离，清水排出，而污泥则回流至活性污泥池进行下一轮处理。

2. 固定化生物膜法固定化生物膜法利用固定化载体（如填料、膜等）上的生物膜对污水进行处理。

污水通过固定化载体，微生物附着在载体表面形成生物膜，生物膜中的微生物对有机物进行降解和转化。

该工艺具有较高的降解效率和稳定性，适合于处理高浓度有机物的废水。

3. 人工湿地法人工湿地法是一种利用湿地植物和湿地土壤的生物和物理化学作用对污水进行处理的工艺。

污水通过人工湿地，经过植物的吸收和土壤的过滤、吸附等作用，去除其中的有机物、氮、磷等污染物。

人工湿地法具有较低的运行成本和较好的景观效果，适合于处理低浓度有机物的废水。

二、物理化学处理工艺物理化学处理工艺是利用物理和化学方法对污水进行处理，主要包括沉淀法、吸附法、氧化法等。

1. 沉淀法沉淀法是一种利用重力或者助剂的作用使悬浮物和胶体物质沉淀下来的方法。

污水经过预处理后，添加沉淀剂，使其中的悬浮物和胶体物质凝结成较大的颗粒，然后通过沉淀池将其与水分离。

沉淀后的清水可进一步经过过滤等工艺进行处理。

2. 吸附法吸附法利用吸附剂对污水中的有机物进行吸附，从而达到去除的目的。

常用的吸附剂有活性炭、沸石等。

污水经过预处理后，与吸附剂接触，有机物被吸附在吸附剂表面。

吸附剂饱和后，可进行再生或者更换。

3. 氧化法氧化法是一种利用氧化剂对污水中的有机物进行氧化降解的方法。

常用的氧化剂有臭氧、过氧化氢等。

污水经过预处理后，与氧化剂接触，有机物被氧化为较小的份子或者无机物，从而去除污染物。

最新的污水处理工艺流程污水处理是保护环境和人类健康的重要工作。

随着科技的不断进步，污水处理工艺也在不断更新和改进。

本文将详细介绍最新的污水处理工艺流程，包括预处理、初级处理、二级处理和三级处理等环节。

一、预处理预处理是污水处理的第一步，主要目的是去除大颗粒物质和沉淀物。

常见的预处理工艺包括机械格栅、砂池和沉淀池等。

机械格栅可以过滤掉污水中的大颗粒物质，如树枝、纸张等。

砂池可以去除污水中的砂粒和石块，防止对后续处理设备造成损坏。

沉淀池则通过重力作用使污水中的悬浮物沉淀下来，减少悬浮物的浓度。

二、初级处理初级处理是对污水进行物理和化学处理的过程。

常见的初级处理工艺包括沉淀、澄清和过滤等。

沉淀是利用重力使污水中的悬浮物沉淀下来，形成污泥。

澄清是通过加入化学药剂，使污水中的悬浮物会萃成较大的颗粒，便于沉淀。

过滤则是利用过滤介质，如砂子和活性炭，去除污水中的悬浮物和有机物。

三、二级处理二级处理是对初级处理后的污水进行生物降解的过程。

常见的二级处理工艺包括活性污泥法、生物膜法和固定床法等。

活性污泥法是利用微生物对有机物进行氧化降解，产生二氧化碳和水。

生物膜法是通过在填料上附着生物膜，利用生物膜对有机物进行降解。

固定床法则是利用填料固定微生物，使其降解有机物。

四、三级处理三级处理是对二级处理后的污水进行进一步的处理，以达到更高的水质要求。

常见的三级处理工艺包括深度处理、高级氧化和纳滤等。

深度处理是通过加入化学药剂，去除污水中的微量有机物和重金属离子。

高级氧化是利用氧化剂，如臭氧和过氧化氢，对污水中的有机物进行降解。

纳滤则是利用纳滤膜，去除污水中的微量悬浮物和溶解物。

五、消毒消毒是为了杀灭污水中的病原微生物，保证出水的安全性。

常见的消毒工艺包括紫外线消毒、臭氧消毒和氯消毒等。

紫外线消毒是利用紫外线照射污水，破坏病原微生物的DNA，使其失去繁殖能力。

臭氧消毒是利用臭氧氧化破坏病原微生物的细胞膜和细胞壁。

氯消毒则是加入氯化物或者次氯酸钠等含氯消毒剂，杀灭病原微生物。

XDLVO理论解析有机物和钙离子对纳滤膜生物污染的影响赵飞;许柯;任洪强;耿金菊;丁丽丽【摘要】为了揭示有机物和Ca2+浓度对纳滤膜生物污染的影响机制,选用铜绿假单胞菌(PA)为模式菌株,海藻酸钠(SA)、牛血清白蛋白(BSA)和腐殖酸(HA)为典型废水有机物,采用extended derj aguin-landau-verwey-overbeek(XDLVO)理论定量解析了不同进水条件下膜预处理和生物污染过程的界面相互作用.结果表明,Ca2+浓度为5mmol/L时,SA预处理后膜面亲水性最强,粘聚自由能高达42.96mJ/m2,与PA、SA的界面自由能最高,分别为45.85和39.64mJ/m2,抑制膜的生物污染.而Ca2+浓度为2mmol/L时,BSA预处理后膜面疏水性最强,粘聚自由能低至-40.32mJ/m2,与PA、BSA的界面自由能最低,分别为3.49和-26.36mJ/m2,促进膜的生物污染.所有污染过程中,范德华作用能差异较小,而静电作用能绝对值极小,贡献微弱,有机物和Ca2+浓度对膜生物污染的影响主要体现在对疏水作用能的影响.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2015(035)012【总页数】10页(P3602-3611)【关键词】XDLVO理论;有机预吸附;钙离子;纳滤膜;生物污染【作者】赵飞;许柯;任洪强;耿金菊;丁丽丽【作者单位】南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏南京210023;南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏南京210023;南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏南京210023;南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏南京210023;南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏南京210023【正文语种】中文【中图分类】X703膜生物污染是阻碍膜技术在废水处理和回用中广泛应用的最大障碍，尤其是高浓度有机废水回用处理中，前端生物处理工艺出水中的有机物和微生物造成的生物污染，会导致膜分离性能降低、出水水质恶化、膜使用寿命缩短、经济成本增加［1-3］.膜生物污染是一个复杂且难以控制的过程，受很多因素的影响［4-7］.根据XDLVO理论，膜污染的实质在于污染物与膜表面之间的界面相互作用，而污染物和膜表面的物化特性（亲/疏水性、荷电性、粗糙度等）决定了膜-污染物和污染物-污染物之间的界面作用能，包括范德华作用能、疏水相互作用能和静电作用能［8-10］.当进水中存在的有机物吸附到膜面，会在膜面形成一层薄的有机污染层，改变膜表面特性，进而改变膜-污染物之间的相互作用，影响污染物的粘附和膜生物污染［11-15］.进水中存在的Ca2+对有机物和微生物在膜面的粘附和污染均具有重要影响.海藻酸钠（SA）、牛血清白蛋白（BSA）和腐殖酸（HA）作为废水中多糖、蛋白质和腐殖酸的代表性物质，其分子结构中含有大量的-COOH和-OH官能团，其荷电性和官能团结合能力受溶液中Ca2+浓度的影响，导致不同的膜污染［16-22］.对于微生物，一方面，Ca2+会影响微生物的生理学特性，如细胞活性和EPS的产量等［23-24］；另一方面，Ca2+会与微生物及其EPS表面的特异性官能团结合，改变微生物的表面特性，进而改变膜-微生物和微生物-微生物的相互作用，改变生物膜的空间结构和膜的生物污染［4，25-26］.目前关于废水中不同有机物和Ca2+浓度对膜生物污染影响的研究甚少，针对有机物、Ca2+和微生物三者共存的膜生物污染体系的研究更是缺乏.本研究目的在于运用XDLVO理论定量解析不同有机物和Ca2+浓度下纳滤膜预处理和生物污染中的界面相互作用，评价不同界面相互作用对膜生物污染的贡献以及与膜生物污染行为之间的关系，揭示不同有机物和Ca2+浓度对膜生物污染影响的主控机制.1.1 实验材料和装置实验选用NFW纳滤膜（Synder，美国）作为研究对象，铜绿假单胞菌（PA）和SA、BSA、HA分别作为模式菌株和模式有机物，其来源和废水组成与Zhao等［27］的研究相同.有机物浓度为60mg/L，Ca2+浓度为0～8mmol/L，添加NaCl调节溶液的总离子强度为140mmol/L，生物污染进水中微生物浓度为108CFU/mL.所用错流式膜过滤装置如图1所示，3个膜槽并联运行，使用恒温装置实时监测并控制进水温度，通过控制4个阀门以控制进水流量和压力.采用在线电子天平每1min测定出水的累积质量，通过3组平行实验结果计算得出实时渗透通量.1.2 纳滤膜生物污染实验膜生物污染实验分3个阶段，分别为基线平衡阶段（1h）、有机物粘附到膜面阶段（预处理阶段，4h）、生物污染阶段（19h）.实验条件为:压力120psi，温度25℃，跨膜流速2.5cm/s.基线平衡的目的是为了使纯水通量达到稳定，以校正洁净膜面的纯水通量.有机物预处理是为了模拟进水中前端生物处理残余的有机成分在膜面的预吸附过程［28］.为了加速生物污染过程，向系统中接种菌种时投加少量营养物质和培养基，以维持微生物的生长.详细步骤见Zhao等［27］的研究，采用相对通量（Jt/J0）的下降和生物污染后膜面的生物量（ATP）来表征膜生物污染的程度.1.3 XDLVO理论根据XDLVO理论，水溶液环境中膜-污染物界面相互作用能为范德华作用能（LW）、疏水相互作用能（AB）与静电作用能（EL）之和，即式中:下标f、m、l分别指污染物、膜和水溶液.其中，LW和AB作用能可通过膜与污染物的表面张力分项来计算:而EL作用能可表示为:式中:γLW、γ-、γ+分别指范德华、电子供体、电子受体表面张力分项；ε0和εr 分别为真空介电常数和水溶液相对介电常数；k为德拜常数倒数；ζm和ζf为膜面和污染物的Zeta电位；y0为接触时表面间距.表面张力参数通过修正的扩展杨氏方程计算:式中:θ为不同测试试剂于样品表面的接触角，下标S、L分别表示固体表面和测试试剂.r（=1+SAD）为Wenzel粗糙度面积比率［5］，即固体表面的实际表面积除以在平面上的投影面积）.SAD为表面积差值，通过原子力显微镜（AFM）测定［9］.1.4 分析方法膜面形貌采用扫描电子显微镜SEM（S-3400N 11，Hitachi，日本）和AFM （Multi Mode 8，Bruker，美国）表征.膜面与污染物的接触角采用接触角测定仪（DropMaster 300，日本）测定，其中污染物的测定采用滤膜法［8］，以去离子水（极性）、乙二醇（极性）、二碘甲烷（非极性）为测试试剂.膜面Zeta电位通过固体表面Zeta电位仪（SurPASS，Anton Paar，奥地利）测定，溶液Zeta 电位采用高灵敏度Zeta电位仪（ZetaPALS，美国）测定.2.1 纳滤膜及模式污染物的表面热力学性质表1所示为NFW膜、PA和三种有机物的表面热力学性质.NFW膜的去离子水接触角（θDI）最大，表面不易被水润湿，而PA的θDI最小，水的润湿性最好.三种有机物中，表面水的润湿性强弱顺序为:BSA＜HA＜SA.乙二醇接触角（θEG）的大小顺序为:BSA＞NFW膜＞PA＞SA＞HA，而二碘甲烷接触角（θDM）的大小顺序为:PA＞SA＞BSA＞HA＞NFW膜.NFW膜的SAD值较低，表面粗糙度较小.膜和4种污染物表面均带负电荷，如图2所示，污染物表面Zeta电位随着Ca2+浓度增加逐渐上升，且有机物表面负电荷的含量高于PA负电荷含量.溶液中Ca2+的存在会对污染物表面负电荷产生屏蔽和中和作用，且Ca2+会与污染物表面的-COOH等官能团结合发生络合反应，因此随着Ca2+浓度的增加微生物和有机物表面的负电荷密度逐渐减小.范德华表面张力分项γLW值由非极性的二碘甲烷接触角决定，θDM越大，γLW越小.纳滤膜和污染物的电子供体表面张力γ-明显大于电子受体表面张力γ+，呈现出明显的电子供体特征，尤其是BSA分子，其γ+值极低，导致了极低的γAB 值.粘聚自由能ΔGcoh是指某一固体表面（或物质）在特定溶剂环境中的热力学稳定性或发生自凝聚的趋势［5］.在水溶液中，若ΔGcoh为负值表明该表面（或物质）热力学稳定性差，疏水性强，水分子不容易在其表面上附着，容易发生自凝聚.相反，若ΔGcoh为正值表明该表面（或物质）在水溶液中溶解性较好，亲水性强，容易被水分子包围，不易发生自凝聚.从表1可以看出，NFW膜与BSA具有疏水性特征，而PA和SA具有强的亲水性，HA具有弱的亲水性.表2所示为NFW膜与PA、有机物之间的各项界面自由能.在膜污染初始阶段，污染物的吸附和附着主要受洁净膜面和污染物之间的界面作用控制.界面自由能值为负说明二者相互吸引，值越小吸引作用越强烈，造成的膜污染越严重；其值为正说明二者相互排斥，值越大排斥作用越强烈，造成的膜污染越轻［5］.对于不同污染物，范德华自由能Δ差异较小且均为负值，说明NFW膜与污染物之间的LW作用力为吸引力，促进膜污染.疏水自由能Δ差异明显，疏水性的NFW膜与亲水性的PA、SA之间的AB作用力为排斥力，阻碍污染物的粘附.而疏水性的NFW膜与弱亲水性的HA之间为吸引力，促进腐殖酸的污染.BSA疏水性最强，与NFW膜的AB作用能最小，最有利于污染物的粘附.相比之下，静电自由能Δ远小于Δ和Δ，均为排斥作用.其中，由于HA分子表面负电荷密度最高，膜-HA之间的EL 作用能最大.总界面自由能ΔGadh的结果表明，洁净膜面与PA之间为排斥力作用，而与3种有机物之间均为吸引力作用.BSA与膜面的ΔGadh值最低，最有利于BSA预处理过程的进行，HA次之，SA最高.然而目前大多数研究［27，29-31］认为，SA和HA造成的膜污染比BSA膜污染严重.这是由于XDLVO理论只能量化污染物与膜面的疏水相互作用、静电作用等，不能反映电荷屏蔽、电性中和和络合反应等作用的影响.并且，膜污染初始粘附阶段很短暂，一旦进水中存在的有机物吸附到膜面，便会改变膜面的热力学特征，从而改变污染物-膜面之间的界面作用能.2.2 不同钙离子浓度下有机物对膜生物污染的影响2.2.1 有机物预处理对膜面形貌的影响有机物预处理后膜面的形貌采用SEM和AFM表征，预处理膜面的SEM图谱如图3所示.从图3中可以看出，Ca2+不存在和Ca2+浓度为8mmol/L时，3种有机物预处理后膜面的形貌存在明显差异.当无Ca2+存在时，SA分子与单价Na+相互作用，形成较为疏松的物理凝胶层，膜面可观察到微小的簇状体.当Ca2+存在时，SA分子会与Ca2+发生螯合作用，在膜面形成一层完整、致密的交联网状凝胶层，致使预处理后的膜面非常光滑［18，32］.相比之下，BSA和HA预处理后膜面的形貌较复杂，粗糙度较高.Ca2+不存在时BSA分子表面负电荷密度较高，由于分子解链作用以及较强的静电排斥作用，污染层呈现出较多孔疏松的结构［21，33］.当Ca2+存在时，Ca2+会和BSA分子的-COOH进行架桥连接，并且较高浓度的Ca2+吸附到膜面，可以降低BSA分子之间以及BSA与膜面之间的静电排斥力，形成较为致密的污染层.同理，Ca2+会与HA分子的-COOH特异性结合，改变HA分子的表面电荷以及HA分子之间的静电作用力，致使污染层更为紧密［22］.2.2.2 有机物预处理过程界面作用能分析（1）预处理后膜面的热力学性质不同Ca2+浓度下3种有机物预处理后膜面的热力学性质如表3所示.SA预处理后，膜面θDI和θEG下降，θDM增加，导致γLW值和γ+值下降，γ-值增加，γTOT 随Ca2+浓度的变化较小.膜面SAD值较低，当Ca2+浓度为0和1mmol/L时，其值略大于洁净膜面和其它Ca2+浓度下SA预处理膜面的值.SAD值越大，Wenzel粗糙度面积比率越大，越有利于污染物在膜面的附着，形成更严重的污染.其原因主要有两方面，一方面是由于污染物更容易沉积在膜表面的凹陷处而不易被水力作用去除，另一方面是由于增加的膜表面积为污染物提供了更多的接触机会［28，34］.预处理后膜面ΔGcoh显著上升（74.70～84.46mJ/m2），随着Ca2+浓度的增加先上升后下降，在5mmol/L处取得最大值，膜面亲水性极强，热力学稳定性好.BSA预处理后，Ca2+浓度为2mmol/L时θDI较大，导致了较高的γ+值和较低的γ-值，但γTOT随Ca2+浓度的变化却不大.SAD值在Ca2+浓度为0到2mmol/L时较高，当Ca2+浓度增加到8mmol/L时，SAD值减小，其数值远大于SA预处理膜面的值.预处理后膜面的ΔGcoh值上升，但仍为负值，说明膜面仍为疏水性，尤其是当Ca2+浓度为2mmol/L时，膜面疏水性几乎没有变化，热力学稳定性差.HA预处理后，θDI略有下降，其值介于SA预处理和BSA预处理膜面之间，θEG 也略有下降，而θDM上升.γLW和γAB随Ca2+浓度的变化没有显著规律，γTOT随Ca2+浓度的变化很小.SAD值介于BSA预处理和SA预处理膜面之间，随Ca2+浓度的变化也很小.ΔGcoh为正，绝对值较低，说明HA预处理膜面呈弱亲水性，热稳定性较好.（2）预处理后膜-污染物的界面作用能有机物预处理后膜面与PA、相应有机物之间的界面自由能如表4所示.膜-PA界面自由能代表生物污染初期膜面与微生物之间的相互作用，而膜-有机物界面自由能一方面代表预处理后期膜面与对应有机物之间的相互作用，即已经吸附到膜面的有机物分子和趋近于膜面的有机物分子之间的相互作用，反映了有机物预处理粘聚阶段的界面相互作用机制，另一方面也反映了生物污染初期膜面与进水中共存的有机物之间的相互作用.从表4中可以看出，SA预处理后膜-PA和膜-SA的界面作用能变化较为相似.Δ均为负值，吸引作用较弱，且受Ca2+浓度的影响很小；Δ为正值，排斥作用极强，随着Ca2+浓度增加先增加后降低；Δ在低Ca2+浓度时为排斥作用，而当Ca2+浓度为5mmol/L和8mmol/L时为吸引作用.3种作用能中，Δ绝对值最大，Δ次之，Δ最小，ΔGadh随Ca2+浓度的变化趋势与Δ一致，这说明不同Ca2+浓度下SA预处理对膜-污染物界面相互作用的影响主要是通过改变AB作用能实现的.ΔGadh数值较大，膜面与PA、SA分子之间排斥作用较强，该结果表明预处理后期SA分子的粘聚作用较缓慢，而在生物污染初期，膜-PA之间的排斥作用强于膜-SA之间的排斥作用.因此，SA预处理和SA的共存均不利于微生物的粘附，抑制膜的生物污染.BSA预处理后期，膜-BSA之间的LW作用能略有上升，受Ca2+浓度的影响很小；AB作用能上升（Ca2+浓度为2mmol/L时除外），EL作用能在总界面能中贡献仍然最微弱.因此，在预处理后期，除Ca2+浓度为2mmol/L时以外，膜-BSA的ΔGadh绝对值均下降，吸引作用减弱.而Ca2+浓度为2mmol/L时膜-BSA之间的吸引作用最强，有利于BSA分子的粘聚.相比之下，膜-PA的LW和EL作用能与膜-BSA相差较小，而AB作用能远高于膜-BSA的值，导致膜面与PA之间的总界面能较高，表现为排斥作用，PA难于粘附到膜面，且受共存BSA分子的竞争影响.但与SA预处理相比，BSA预处理膜面为疏水性，膜-PA之间的排斥作用相对较小，尤其是Ca2+浓度为2mmol/L时，ΔGadh较低，促进膜的生物污染.HA预处理后期，膜面与HA分子之间的Δ和Δ受Ca2+浓度的影响很小，而Δ随着Ca2+浓度增加逐渐降低，其绝对值仍远小于Δ和Δ的绝对值.ΔGadh值介于SA预处理和BSA预处理之间，表现为弱的排斥作用.相比之下，膜-PA之间的Δ略大于膜-HA，且Δ为较大的正值而Δ很小，因此ΔGadh也为较大的正值，随Ca2+浓度的变化很小，排斥作用介于SA和BSA预处理之间.因此，在生物污染的初始阶段，HA预处理不利于微生物的粘附，且HA的存在会和PA竞争，阻碍PA在膜面的粘附，抑制膜的生物污染.2.2.3 生物污染过程界面作用能分析（1）生物污染后膜面的热力学性质不同有机物和Ca2+浓度下生物污染后膜面的热力学参数如表5所示.PA-SA生物污染后，Ca2+浓度为0～5mmol/L时，θDI上升，而Ca2+浓度为8mmol/L时，θDI下降.生物污染前后θEG和θDM的变化较小，无明显的规律性，当Ca2+存在时其数值较小.膜面SAD值较低，各项张力参数改变也较小.Ca2+浓度为0～5mmol/L 时，ΔGcoh降低，而Ca2+浓度为8mmol/L时ΔGcoh几乎没有变化.ΔGcoh值随Ca2+浓度的增加先下降后上升，在2mmol/L时取得最小值，说明该浓度点生物污染膜面的亲水性较弱，稳定性较差.PA-BSA生物污染后，膜面的θDI随着Ca2+浓度增加先下降后上升，2mmol/L 时其值最小，从而导致其γ+值最小，γ-值最大，γAB和γTOT值也最小，而θEG 和θDM随Ca2+浓度的变化无明显规律.生物污染后SAD值显著下降，ΔG coh 显著上升，由负值变为正值，尤其是当Ca2+浓度为2mmol/L时，ΔGcoh值的增加高达95.4mJ/m2，膜面亲水性极强.这是由于该Ca2+浓度下，生物污染初期膜面的疏水性较强，膜面与PA的排斥作用较小，大量亲水性微生物的沉积导致了膜面亲水性的急剧上升.PA-HA生物污染后，无Ca2+存在时，膜面θDI较高，ΔGcoh较低，膜面呈现弱亲水性.当Ca2+存在时，ΔGcoh值较高，膜面亲水性增强.与生物污染前相比，SAD值略有下降，随Ca2+浓度的变化没有明显规律性.膜面各项张力参数随Ca2+浓度的变化也没有显著规律.（2）生物污染后膜-污染物的界面作用能生物污染后膜面与PA、共存有机物之间的界面自由能如表6所示，该结果代表生物污染一定阶段之后膜面和微生物、共存有机物之间的相互作用.PA-SA生物污染后期，膜-PA、膜-SA的Δ和Δ均随着Ca2+浓度增加先下降后上升，而Δ随着Ca2+浓度增加逐渐减小，数值很小.因此总界面能ΔGadh随着Ca2+浓度增加表现为先下降后上升，与生物污染初期的变化趋势相反. ΔGadh数值较高，说明PA-SA生物污染后期膜面与污染物之间的排斥作用虽然有所下降，但PA、SA仍难于粘附到膜面形成生物污染.PA-BSA生物污染后期，膜面与PA、BSA之间的界面作用能显著上升，当Ca2+浓度为2mmol/L时，膜-PA和膜-BSA的ΔGadh分别上升了47.6mJ/m2和49.5mJ/m2.与生物污染初期相比，Δ改变较小，而Δ的绝对值比Δ和Δ低3～4个数量级，ΔGadh的增加主要归因于Δ的增加.膜-PA和膜-BSA之间的ΔGadh 随着Ca2+浓度增加先上升后下降，与生物污染初期的变化趋势相反，即初期生物污染越严重，后期生物污染越缓慢.与PA-SA生物污染后期的界面作用能相比，膜面与PA的界面排斥作用均较高，抑制微生物的粘附.但膜-BSA的排斥能远小于膜-SA，促进BSA分子的粘附，因此PA-BSA后期污染仍高于PA-SA.PA-HA生物污染后期，不添加Ca2+时，膜-PA和膜-HA之间的ΔGadh略有降低，促进PA和HA的粘附，导致后期生物污染加重.而Ca2+存在时，膜-PA和膜-HA之间的ΔGadh均上升，随Ca2+浓度的变化很小.膜-HA之间的排斥作用小于膜-PA，HA更容易粘附到膜面，因此PA-HA生物污染过程中HA的共存会阻碍微生物的粘附，抑制膜的生物污染.2.3 不同有机物和钙离子浓度下膜生物污染行为分析不同有机物和Ca2+浓度下，对比分析膜预处理和生物污染过程中界面作用能的计算结果与膜污染情况，包括膜通量的变化、生物污染膜面的生物量和膜表面特性等，详见Zhao等［27］的研究（图1和2为膜通量变化，图3为生物量变化）.有机物预处理初期，NFW膜与3种有机物之间的界面作用均为吸引力作用，促进有机物在膜面的粘附过程.然而除了XDLVO作用力，阳离子的电荷屏蔽、电性中和和络合反应等，均决定着有机物在膜面的污染行为，尤其是当Ca2+存在时，Ca2+在有机物分子之间以及有机物与膜面之间的架桥作用中起着关键作用.SA与HA分子的-COOH官能团密度较高［11］，易与Ca2+相结合，分别在膜面形成致密的凝胶层和厚实的滤饼层，增加有机物的沉积量，导致膜通量急剧下降.而BSA分子的-COOH官能团密度较低，膜面有机沉积量相对较小，导致的膜通量下降值较小. 有机物预处理后期，膜-有机物的界面作用能增加，膜通量的下降减缓，尤其是在SA预处理过程中，膜面与SA分子的排斥作用最强，膜通量随时间的变化非常小.预处理后期膜面与BSA之间的吸引作用随着Ca2+浓度增加先增加后降低，Ca2+浓度为2mmol/L时吸引作用最强，有利于BSA的粘聚.而BSA与Ca2+的架桥作用随着Ca2+浓度增加而增加，二者的综合作用导致了BSA的沉积量不是随Ca2+浓度的增加逐渐上升，而是当Ca2+浓度大于2mmol/L后，沉积量相对稳定（Zhao等［27］表2）.生物污染初期，SA预处理膜面与PA、SA之间的排斥作用极强，阻碍污染物的粘附，导致膜面生物量最低，以及膜通量的下降值最小，随着Ca2+浓度的增加膜生物污染先下降后上升，与界面作用能的理论计算结果相一致.BSA预处理膜面与PA 之间的排斥作用远小于SA预处理膜面与PA的排斥作用，因此PA-BSA生物污染导致了较高的膜面生物量和较大的渗透通量下降值.随着Ca2+浓度的增加，PA-BSA生物污染膜面的ATP值先上升后下降，Ca2+浓度为2mmol/L时取得最大值，该结果与此浓度下最低的界面作用能相一致.而由于该Ca2+浓度下生物膜表面的多孔性较好、表面积（或SAD值）较高，此生物膜结构不仅会促进污染物的沉积，还会增强渗滤液的渗透作用［35］，因此相对通量的下降随Ca2+浓度的变化较小.HA预处理膜面与污染物之间的排斥能介于SA预处理膜面和BSA预处理膜面之间，因此膜面生物沉积量和膜通量下降情况也介于二者之间.生物污染后期，由于PA-SA生物污染膜面与污染物的排斥作用仍然较强，污染速率较为缓慢；PA-BSA生物污染后，膜面与污染物的界面作用能上升，但膜-BSA 之间的排斥作用仍远小于PA-SA污染膜面与污染物之间的排斥作用，因此膜污染速率仍大于PA-SA生物污染；PA-HA生物污染后期，Ca2+不存在时膜-污染物界面排斥作用较小，导致膜面生物量较高且膜通量下降值较大，而Ca2+存在时膜-污染物界面排斥作用较大，膜污染较轻且受Ca2+浓度的影响不明显.3.1 钙离子对有机物预处理过程的影响主要是通过离子架桥等作用来实现，XDLVO作用力的影响较小.3.2 不同钙离子浓度下有机物预处理对膜面与污染物界面作用能的影响主要体现在对AB作用能的影响，LW作用能差异不明显，而EL作用能在总作用能中贡献极小.3.3 三种有机物粘附到膜面均会降低膜面的疏水性，阻碍微生物的粘附，且有机物的共存会与微生物产生竞争作用，尤其是钙离子存在时.SA的预处理和共存对膜生物污染的抑制作用最强，HA次之，而BSA预处理对膜生物污染的影响较小，Ca2+浓度为2mmol/L时促进膜生物污染.3.4 不同有机物和钙离子浓度下膜生物污染初始阶段和后期的膜污染情况与界面自由能的理论结果有较好的关联性，说明XDLVO理论应用于不同进水条件下膜生物污染行为的分析具有较好的有效性.【相关文献】［1］Ivnitsky H， Katz I， Minz D， et al. Characterization of membrane biofouling in nanofiltration processes of wastewater treatment ［J］. Desalination， 2005，185:255-268.［2］Ivnitsky H， Minz D， Kautsky L， et al. Biofouling formation and modeling in nanofiltration membranes applied to wastewater treatment ［J］. Journal of Membrane Science， 2010，360:165-173.［3］Yu C， Wu J， Contreras A E， et al. Control of nanofiltration membrane biofouling by Pseudomonas aeruginosa using d-tyrosine ［J］. Journal of Membrane Science， 2012，423-424:487-494.［4］Flemming H C. Biofouling in water systems--cases， causes and countermeasures ［J］. Appl Microbiol Biotechnol， 2002，59:629-640.［5］Subramani A， Hoek E M V. Direct observation of initial microbial deposition onto reverse osmosis and nanofiltration membranes ［J］. Journal of Membrane Science，2008，319:111-125.［6］Jeong S， Kim S J， Kim L H， et al. Foulant analysis of a reverse osmosis membrane used pretreated seawater ［J］. Journal of Membrane Science， 2013，428:434-444. ［7］Herzberg M， Kang S， Elimelech M. Role of Extracellular Polymeric Substances （EPS） in Biofouling of Reverse Osmosis Membranes ［J］. Environmental Science and Technology， 2009，43:4393-4398.［8］Subramani A， Huang X F， Hoek E M V. Direct observation of bacterial deposition onto clean and organic-fouled polyamide membranes ［J］. Journal of Colloid and Interface Science， 2009，336:13-20.［9］Xiao K， Wang X， Huang X， et al. Combined effect of membrane and foulant hydrophobicity and surface charge on adsorptive fouling during microfiltration ［J］. Journal of Membrane Science，2011，373:140-151.［10］Ding Y， Tian Y， Li Z， et al. Interaction energy evaluation of the role of solution chemistry and organic foulant composition on polysaccharide fouling of microfiltration membrane bioreactors［J］. Chemical Engineering Science， 2013，104:1028-1035. ［11］Liu Y， Mi B. Effects of organic macromolecular conditioning on gypsum scaling of forward osmosis membranes ［J］. 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纳滤膜的污染对策、清洁系统以及影响清洁效率的因素缺乏水资源已成了世界大部分地区的主要的政治、经济问题，特别是在干旱的地区。

随着水需求量的增加，更多的研究工作放在了膜工艺的改进上。

尽管已经发展出了多种的水处膜，这些膜与过去的相比在水的通量、脱盐率、特别是在持续更低的操作压力下能够维持更高的性能上都有了很大的改善，但是由于膜污染总会导致膜性能的下降，这使透过膜的水通量下降并使透过膜的盐的量增加。

膜组件可以看作是海水淡化装置的核心部分，能够影响膜污染与膜清冼效果，且能影响膜分离作用的因素包括：膜的自身的性能，处理溶液的化学性质，纳滤膜系统的操作设计，外界条件。

纳滤膜分离和选择的基本原理纳滤膜主要用于软化盐水。

其分离特性介于超过滤作用和反渗透作用之间并且膜的选择性往往被归因于两者分子筛分机制的特性的交汇处。

纳滤膜通常由聚酰胺薄膜的复合材料组成，这种材料接近于反渗透膜的化学结构。

然而，纳滤膜的典型特性是对单价离子的排斥性，但相对于反渗透膜来说其可以保持较高的二价离子排斥性和较高的通量。

通常纳滤膜有相对高的电荷并且其孔大约1纳米。

因此，无论是电荷还是筛分机制都影响溶质在纳滤膜中的排斥行为。

超滤膜和纳滤膜除了膜气孔的大小不一样其他的基本相同。

因此反渗透膜和超滤膜的重叠特性和纳滤膜的特性类似，使得反渗透膜和超滤膜的清洁过程与纳滤膜的相似。

因此，这篇文献在缺少纳滤膜污染和清洁方法的信息时，考虑超滤膜和反渗透膜的污染和清洁方法来论证。

膜表面和溶液中的颗粒相互作用的推动力对理解污染现象是很重要的。

对定量颗粒表面相互作用的一般依据是DLVO理论。

水环境中的颗粒表面相互作用可以通过范德华引力和静电双电层引力的总和进行预测。

图一是DLVO的互动概况和这两个作用力的总和。

这个图特点是：与双电层作用力不同，PH值和电解质浓度的变化对范德华引力电势影响不大。

尽可能的减少颗粒和膜之间的相互作用力可以减少膜污染现象。

低于临界通量的操作可以避免或降低膜污染。

第一章纳滤去除饮用水中新兴污染物的研究进展）摘要：随着科学技术的发展，越来越丰富的工业产品进入人们的生活，伴随其生产和使用，产生了许多新兴污染物，它们对人体和环境危害较大。

本文首先概述了新兴污染物对饮用水水源的污染，简述了纳滤膜工艺。

随后总结了纳滤对持久性有机污染物、药品、个人护理品的研究现状；纳滤对新兴污染物的去除主要是截留筛分和电荷作用，去除效率与污染物的分子量和纳滤膜电荷效应有关，改变操作压力、溶液pH值、离子强度、污染物初始浓度、共存的腐殖酸和蛋白质等影响新兴污染物的去除率。

结合现有的研究情况，对未来纳滤工艺在饮用水中的研究热点做出了展望。

1.1新兴污染物随着我国经济的不断发展，工业、农业技术的快速发展，科技在给人们带来方便的同时也产生了许多环境污染问题。

近些年许多学者开始聚焦研究水环境中的新兴污染物，新兴污染物的种类很多，常见的有持久性有机污染物（POPs）、内分泌干扰素（EDCs）、个人护理品和药品（PPCPs）等，它们是工农业产品的“副产物”，具有分布广泛，难降解，持久性强，易生物富集等特点。

新兴污染物对水环境污染主要源于人类生活污水排放、工业废水排放、农业废物径流等。

随着人们生活条件的不断提高，对PPCPs的使用也越来越广泛，根据中科院的报道，我国抗生素每年使用量约为16.2 万吨；防晒剂、洗发水以及沐浴露等生活用品也随着生活污水排入城市污水处理厂，而污水处理厂的处理工艺对PPCPs去除率较低，因此每年有大量的PPCPs进入水环境。

POPs和EDCs的使用量可能比PPCPs更大，尤其是农业畜牧业，它们通过污水排放，经降雨，地表径流、雨水冲刷等方式进入水环境当中，随水环境迁移，最终影响到地表水、地下水等水源地。

近些年，有调查显示供水水源受到不同程度的新兴污染物污染[[1]]~[[2]]，传统的水处理工艺主要为混凝、沉淀、过滤、消毒工艺，其对新兴污染物的处理效果一般，需要在后段新增深度处理工艺，主要为臭氧活性炭和膜工艺。

第６期 收稿日期：２０２０－１２－２２基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１８０３１５０）作者简介：翟笑影（１９９４—），女，河南人，硕士学历，主要从事纳滤催化膜的制备及性能方面的研究；通信作者：陈熙（１９７７—），教授，主要从事高分子功能膜材料在催化、分离、吸附方面的应用研究。

纳滤复合膜的制备及其在水处理中的研究进展翟笑影１，２，马永迪１，２，王建祖１，２，王帅１，２，史圆圆１，２，史鑫１，２，陈熙１，２（１．天津工业大学材料科学与工程学院，天津　３００３８７；２．天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室，天津　３００３８７）摘要：近年来，工业发展迅速，水污染问题日益严重。

纳滤膜在脱盐和废水处理方面得到了广泛应用，但仍然存在着小分子有机污染物去除能力不强的缺陷。

将膜的纳滤性能与催化耦合可以克服纳滤膜分离的瓶颈，有效提高水处理能力。

本文简要介绍了纳滤膜及其催化纳滤复合膜的制备方法以及应用。

关键词：纳滤；膜分离；催化中图分类号：ＴＱ０２８．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２１）０６－００９１－０２ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＮａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄＣａｔａｌｙｔｉｃＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭｅｍｂｒａｎｅｓＺｈａｉＸｉａｏｙｉｎｇ１，２，ＭａＹｏｎｇｄｉ１，２，ＷａｎｇＪｉａｎｚｕ１，２，ＷａｎｇＳｈｕａｉ１，２，ＳｈｉＹｕａｎｙｕａｎ１，２，ＳｈｉＸｉｎ１，２，ＣｈｅｎＸｉ１，２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８７，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｅｐａｒａｔｉｏｎＭｅｍｂｒａｎｅｓａｎｄＭｅｍｂｒａｎｅＰｒｏｃｅｓｓｅｓ，ＴｉａｎｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｉｎｄｕｓｔｒｙｈａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｒａｐｉｄｌｙａｎｄｗａｔｅｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｓｅｒｉｏｕｓ．Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎａｎｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｂｕｔｓｔｉｌｌｈａｖｅｔｈｅｄｅｆｅｃｔｔｈａｔｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｓｍａｌｌｍｏｌｅｃｕｌａｒｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｓｎｏｔｓｔｒｏｎｇ．Ｃｏｕｐｌｉｎｇｔｈｅｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｗｉｔｈｃａｔａｌｙｓｉｓｃａｎｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｏｆｔｈｅｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｃａｐａｃｉｔｙ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｃａｔａｌｙｔｉｃｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｅｍｂｒａｎｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；ｍｅｍｂｒａｎｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃ 膜分离是近几十年来出现的一种重要的分离技术。

污水处理膜工艺分析随着城市的不断发展以及人口的增加，污水处理使得成为了城市经济和社会可持续发展的重要问题之一。

除了传统的理化方法外，膜工艺已经成为了现代污水处理的重要方式之一。

本文将对污水处理膜工艺进行分析和总结。

一、污水处理膜工艺的基本原理污水处理膜工艺是指通过特殊的膜技术对污水进行过滤和净化，能够将污水中的细菌、病毒以及其他污染物去除，达到环保和再利用的目的。

其基本原理是根据膜过滤原理，使用分离效应将大量水分离出有效的成分，从而形成清洁的水源。

二、污水处理膜工艺的主要类型1. 压力驱动式膜工艺压力驱动式膜工艺是一种通过施加压力来推动污水通过膜进行过滤的方式。

压力驱动式膜工艺分为两种形式：纳滤和反渗透。

纳滤膜通常用于过滤大分子物质，其中包括有机物、细菌和微生物。

反渗透膜通常用于处理含盐水的情况，可将含盐水中的盐分去除。

2. 引力驱动式膜工艺引力驱动式膜工艺是易于操作的膜处理方式，能够在低压缩力下过滤水分子。

重力牵引是推动水分子通过膜的主要自然力量。

其中的膜通常是超过滤膜或微滤膜。

引力驱动膜工艺的主要优点是操作成本低、能耗少、维护简单。

三、污水处理膜工艺的应用污水处理膜工艺主要应用于以下领域：1. 工业废水处理污水处理膜工艺能够有效地处理各种类型的工业废水。

其成本相对较低，处理效率高，受到许多工业企业的青睐。

2. 市政废水处理市政废水经过膜处理过滤后，能够达到国家和地方政府环保法规的要求，成为安全的重要水资源。

3. 农业灌溉污水处理膜工艺能够使用再生水进行农业灌溉，有助于保护水资源和提高土地利用率。

四、污水处理膜工艺的优势1. 处理效率高与传统的污水处理方式相比，污水处理膜工艺在处理效率方面具有显著优势。

其可过滤出细菌、病毒和其他污染物，从而使得水质得到了长足的改善。

2. 操作成本低污水处理膜工艺的操作成本相对较低。

其不需要使用任何化学消毒剂或其他处理成本昂贵的化学药品，从而使得系统维护成本降低。

最新的污水处理工艺流程污水处理是保护环境和人类健康的重要工作。

随着科技的不断进步，污水处理工艺也在不断创新和改进。

本文将介绍最新的污水处理工艺流程，包括预处理、主处理和后处理等环节。

一、预处理预处理是将原始污水中的固体和可溶性有机物去除，以减少对后续处理工艺的负荷。

最新的预处理工艺包括物理处理和化学处理两种方式。

1. 物理处理物理处理主要通过筛网、沉砂池和沉淀池等设备来去除污水中的固体颗粒。

筛网可去除较大的固体物质，沉砂池可将沉积在污水中的沙子和石头等重物去除，而沉淀池则通过重力沉降原理将悬浮物质沉淀下来。

2. 化学处理化学处理主要通过添加化学药剂来去除污水中的可溶性有机物和重金属等。

最新的化学处理工艺采用了高效的絮凝剂和吸附剂，能够快速将有机物和重金属等污染物与药剂结合成团状物，从而便于后续处理工艺的处理。

二、主处理主处理是将预处理后的污水进一步处理，去除其中的有机物和氮、磷等营养物质。

最新的主处理工艺包括生物处理和物理化学处理两种方式。

1. 生物处理生物处理是利用微生物对污水中的有机物进行降解和转化的过程。

最新的生物处理工艺主要包括活性污泥法、生物膜法和生物颗粒法等。

- 活性污泥法：将含有大量微生物的活性污泥与污水接触，微生物通过吸附、降解和氧化等过程将有机物转化为水和二氧化碳等无害物质。

- 生物膜法：在固定的载体上附着生物膜，通过生物膜上的微生物对污水进行处理，具有较高的降解效率和稳定性。

- 生物颗粒法：利用微生物形成的颗粒状物质对污水进行处理，具有较高的污染物去除效率和抗冲击负荷能力。

2. 物理化学处理物理化学处理主要通过吸附、氧化和沉淀等过程去除污水中的有机物和氮、磷等营养物质。

最新的物理化学处理工艺采用了高效的吸附剂、氧化剂和沉淀剂，能够快速去除污水中的有机物和营养物质。

三、后处理后处理是对主处理后的污水进行进一步处理，以达到排放标准。

最新的后处理工艺主要包括深度处理和重复利用两种方式。

第41卷第1期2021年2月膜科学与技术MEMBRANE SCIENCE AND TECHNOLOGYVol41No1Feb&2021纳滤去除水中新兴污染物的研究进展赵长伟$，唐文晶，贾文娟，李研，赫东煜，史哲民，宋瑞平(中国农业大学资源与环境学院农田土壤防控与修复北京市重点实验室，北京100193)摘要：纳滤膜技术由于自身优势特O,是水体净化处理的一种行之有效的方法.水中新兴污染物不断被检出，正日益受到广泛关注.本文总结了纳滤膜技术去除水中新兴污染物的相关研究进展，研究表明，纳滤膜可有效去除水中药‘和个人护理‘(PPCPs)、全氟化合物、内分泌干扰物质(EDCs)、微囊藻毒素等典型新兴污染物，去除率一般都在90%以上，在水中新兴污染物去除方面具有很好的效果，并探讨了未来纳滤膜技术应重O开展的研究工作和应用前景.关键词：纳滤膜；新兴污染物；水处理；综述中图分类号：TQ028:X703文献标志码：A文章编号：1007-89?4(?0?1)01-0144-08 doi：1016159/ki.issnl007-89?4.202101019资源匮乏、能源短缺与环境污染问题已经成为制约全球经济可持续发展的三大“瓶颈”，其中解决水资源匮乏、水污染及饮用水安全问题尤为紧迫•如何有效保障水质安全是事关民生的热点问题，这直接关系到人民的身体健康•然而，随着科学技术的发展，水中越来越多的新兴污染物被检测出来'1—3(,主要包括内分泌干扰物质(EDCs)、药品和个人护理品(PPCPs)、全氟化合物、微囊藻毒素和抗生素等.这些污染物在水环境中普遍存在，其质量分数通常保持在mg/L到&g/L的数量级之间，化学结构十分复杂，难于被生物降解，对生物体有慢性累积的毒性，很难通过传统水处理技术得到有效去除⑷•因此，水中新兴污染物的有效去除问题亟待解决•当前对新兴污染物的处理技术主要包括吸附技术、生物处理技术、高级氧化技术、膜分离技术等囚•一些吸附剂经改性后可对水中新兴污染物产生有效去除，例如活性炭、生物炭、碳纳米管、粘土矿物，然而吸附剂的可持续利用仍有待进一步研究;生物修复技术可以有效降解那些易降解的新兴污染物，然而对于那些难降解的新兴污染物，还未有关于生物技术对其实现有效去除的报导;高级氧化技术可有效破坏新兴污染物的结构，然而对于其副产物尚未得到详细阐明#膜分离技术具有分离效率高、去除污染物选择性强、环保、操作简便等突出优势,在水质净化领域起着至关重要的作用，被认为是最有发展潜力的水处理技术之一'"6(.前期文献报导对新兴污染物去除效果较好'7(.本文主要从水中新兴污染物去除的角度，探讨纳滤膜技术在水中新兴污染物净化研究方面的进展情况.1纳滤膜介绍纳滤(Namofiltratiom,NF)作为膜分离技术中的一种，是近些年来发展起来的一项新型的功能膜分离技术，是介于超滤(UF)和反渗透(RO)之间的由压力驱动的膜分离过程'"10(.因其选择分离效率高、通量大、运行压力低等特点，正逐步取代一些污染严重、能耗高、工艺繁琐的传统分离技术•由于大期：2020-07-16#期：2020-09-19基金项目：国家自然科学基金资助项目(21878323)；中国农业大学人才资助项目(2020TC010)第一作者简介：赵长伟(1976-)，女,辽宁人，教授，博导，主要从事纳滤膜技术和水处理技术研究，$通讯作者,E-mail：1804762788@引用本文：赵长伟，唐文晶,贾文娟，等.纳滤去除水中新兴污染物的研究进展[J(.膜科学与技术,2021,41(1):144—151. Citation:Zhao C W,Tang W J,Jia W J,tal.Applied research progress of nanofiltration membrane technology for remo­ving the emerging pollutants in water[J(.Membrane Science and Technology(Chinese),2021,41(1)：144一151.第1期赵长伟等：纳滤去除水中新兴污染物的研究进展•145-部分纳滤膜的膜表面存在带电基团，因此纳滤膜对物质的分离主要是基于电荷效应和筛分效应•筛分效应主要选择性截留不同分子量的物质，可以将不同分子量的物质进行选择性分离.电荷效应是指膜所带电荷与溶液中分布的离子所带电荷之间存在的静电作用•凭借这两种作用机制,纳滤膜技术目前已经被广泛应用在废水处理、脱盐、新兴污染物的去除等领域'1—15（.2研究进展近年来，随着科学技术的发展和进步，水中新兴污染物不断被检出，尽管这类物质浓度很低,但其潜在的生态毒性却不容忽视，且常规的水处理工艺无法对其有效去除，因此，新兴污染物最终可能进入人体，对人体安全造成威胁•对水中新兴污染物如何有效去除已成为水处理领域研究的焦点之一，国内外采用纳滤膜技术在这方面开展了大量研究工作.2.1纳滤去除水中药品和个人护理品的研究药品和个人护理品（PPCPs）是一类“新兴”环境污染物质，不同于持久性有机污染物,PPCPs的极性强、易溶于水、不易挥发，会通过水相传递和食物链扩散.由于其可以在水中稳定存在，致使去除PPCPs的难度比较大，而纳滤膜处理技术被研究发现是去除PPCPs的一种有效的方法,相对于传统去除工艺，纳滤膜处理技术由于电荷效应和筛分效应对相对分子质量在150〜1000的PPCPs截留效果较黄丹等'6（通过实验分别从污染物的纳滤过程、溶液性质以及预接触时间等因素探讨纳滤膜去除典型常见的PPCPs污染物布洛芬（IBU）的性能.纳滤膜对于IBU的去除率受阳离子的电荷数影响比较大，电荷数越多，压缩膜面双电层强度越大，使膜孔变小，一方面使膜通量降低，另一方面使膜更容易截留IBU分子.pH也会影响纳滤膜对于IBU的去除.由于IBU解离后带负电，因此其与膜面负电荷的互斥作用也就更强，从而使得布洛芬溶液的纳滤过程持续保持较高的截留性能，并且布洛芬的水溶液在纳滤过程中的通量随着pH值的增大而增大;加入天然有机物（NOM）后，膜通量明显降低，膜表面对IBU的吸附量降低；预接触时间的增大，对IBU的纳滤过程起始通量影响较大，膜表面对IBU 的累积吸附量变化不大•刘蕊等也以常见的IBU为例，主要考察了纳滤膜的吸附作用和溶液中离子种类、离子强度对纳滤膜去除微量有机污染物IBU 的效果产生的影响，其中水处理过程采用活性氯浸泡聚酰胺纳滤膜法•研究发现,溶液中存在的CaCl2可以提高IBU去除率，其原因可能是加入了CaCl2的IBU溶液，溶液中的电解质浓度增大，聚L胺纳滤膜表面带负电,一部分Ca2+吸附到膜表面，膜的有效孔径减小，筛分作用增强,使膜更适合分离粒径比较小的布洛芬颗粒•此外，ca+易在膜表面发生沉积和吸附，堵塞膜孔,发生浓差极化，造成膜面污染,阻碍了有机物IBU透过膜面•Nghiem等'8（采用NF270膜进行了去除磺胺甲恶＞与卡马西平的研究，用以探究分子极性与脱除率之间的关系•NF270膜的等电点大约在pH=3.5,而当pH低于等电点时，膜带有少量的正电荷.在等电点以上时，膜带负电荷，随着pH的增加,Zeta电位变得更负.由于尺寸（空间）排斥和静电相互的作用，膜表面的两性特性对膜的溶质截留机制具有重要意义•结果表明，在电中性条件下,高偶极矩的磺胺甲恶＞的脱除率明显低于低偶极矩的卡马西平•他们认为极性影响了有机物的去除情况,如果带电的有机物的分子量"有高偶极矩的有机物比另一种脱除率要低.Souza等'9（评估了NF90和NF270两种纳滤膜从水中去除诺氟沙星的效能,探究了pH、浓度和操作压力对诺氟沙星截留量的影响•实验结果表明，两种纳滤膜对诺氟沙星的截留率分别保持在87%和98%以上;pH会影响溶质的解离和膜的活性基团，导致静电相互作用（排斥或吸引）发生变化，并与浓度极化一起降低渗透通量，增加或减少截留率•因此改变pH便改变了纳滤膜对诺氟沙的留，pH65时，纳滤膜均获得最高的诺氟沙星截留率（分别为94%和99%）杨海燕和王鑫淼：20—21（介绍了纳滤膜去除水中PPCPs的优势所在，以及去除过程中的作用机理及影响由纳滤膜有较小的膜孔，对分子直径较大的美托洛尔（MET）分子有较好的筛分作用•作者研究了在浓度、压力、pH、盐离子强度等条件下，纳滤去除水中典型的MET的效果变化.结果表明，在初始浓度从1&g/L增加到30&g/L的范围内,纳滤对MET的去除率均能达到99%以上;当压力从0.1MPa下降到0.04MPa时，去除率从99%下降到90%左右；当pH值为5时，纳滤对MET去除略有增加；当盐离子强度从10mmol/L•146-膜科学与技术第41卷增加到20mmol/L时，纳滤对MET的去除率从98%以上降低至约92%.李娜娜等'2(考察了不同氧化石墨烯(GO)配比的改性聚酰胺复合纳滤膜对目标污染物利血平、诺氟沙星和盐酸四环素的去除效果，相较于薄膜复合膜，用氧化石墨烯(GO)改性聚酰胺复合膜可提高对PPCPs污染物的去除效果，氧化石墨烯(GO)是单一的原子层结构，其带有的含氧官能团，加入到膜材料中，能够增加纳滤膜的亲水性，提高过水通量，同时GO带有的官能团使膜带有负电荷，使膜的荷电负性增强,静电斥力增加，从而提高了膜的分离性能•结果表明，添加GO后的纳滤膜对污染物利血平的去除率从94%上升到95%,对诺氟沙星的去除率从65%上升到72%,对盐酸四环素的去除率从62%上升到72%.Yoon等对比超滤膜和纳滤膜对27种PPCPs的处理效果发现，纳滤膜处理效果较超滤膜更好，对PPCPs截留率在44%〜93%之间，这与膜孔径和加工药物的化学结构有关•此外纳滤膜对不带电荷的痕量有机物的排斥受到空间位阻的影响，而极性的痕量有机物的排斥则可以通过与带电膜的静电相互作用来解释•由于邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二酯、乐果和莠去津的分子量分别为27&34、390.56,229.12和215.68,均在纳滤膜能去除范围内，沈智育等采用纳滤工艺去除这些污染物，结果表明，采用纳滤膜去除邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二酯、乐果和莠去津去除率分别为91%、89%、98%和77%.众所周知,化合物的疏水性和分子大小是影响纳滤膜截留性能的主要因素•另外,Donnan效应是膜去除低电荷药物的重要机制.Ouyang等'5(采用聚多巴胺(PDA)和季R盐壳聚糖(HTCC)对聚MN (PES)超滤膜进行逐层改性，成功制备了一种去除PPCPs的双电荷聚电解质多层纳滤膜•其中效果最佳的膜对阿替洛尔(ATE)、卡马西平(CBZ)和IBU 的截留率分别为76%,87%和89%.此外，调整pH 可使ATE和CBZ的截留率分别提高到81%和92%.王健行等'6(以实际抗生素制药废水的二级生化出水为研究对象,研究了纳滤膜在实际工程应用中对其去除效果,结果表明,经纳滤膜处理后，产水中多价离子盐得到有效去除，剩余部分单价离子盐,这是由于抗生素制药废水中所含的离子成分复杂，纳滤膜对单价离子盐的截留率有限•纳滤产水满足药厂发酵水的水质要求，因此可回用于生产,实现了抗生素制药废水的回收利用.2.2纳滤去除水中全氟化合物(PFCs)的研究PFOS(全氟辛烷磺酸)以及其他全氟表面活性剂是一类持久性的有机污染物质，并具有内分泌干扰作用,PFOS的分子量为498g/mol,在纳滤切割分子量的范围之内，另外PFOS在水溶液中呈负电性.结合纳滤的电荷效应和筛分效应，用纳滤的方法去除PFOS应该可行有效.前期我们开展了纳滤膜处理饮用水中PFOS的试验研究'门，分别采用NF270,NF90和ESNA1,结果表明，由于膜的静电排斥、筛分及吸附作用，这些纳滤膜对PFOS去除率都可达到92%以上.研究考察了在不同的PFOS含量、共存有机物以及共存无机离子条件下，膜对PFOS的截留率•结果表明，截留率随PFOS含量升高而升高;腐殖酸、ca+、Mg+的存在都能明显提高截留率.张祥波'8(制备新型平板型芳香聚酰胺纳滤膜,将其用于饮用水中PFOS的去除•结果表明，当高分子聚合物PMIA作为纳滤膜材料时，在25C,操作压力达到10MPa下，对100ppb PFOS溶液的截留率为80%,通量达到50.57L/(m2.h).这与纳滤膜的截留机理-电荷作用有关,电荷作用是指带电纳滤膜与溶液中带电目标化物间发生的电用.由于纳滤膜表面的电荷为强负电性，而PFOS的磺酸基基团带负电,导致PFOS与纳滤膜表面发生电荷排斥作用•添加纳米粒子的实验结果表明，在PMIA复合纳米膜中添加纳米活性炭，可以有效提高膜对水体中PFOS的截留率•张一等'9(通过研究建立了包括PFOS在内的四种全氟化合物的环境样品前处理以及仪器分析方法•研究发现，在纯水条件下，由于PFOS较之PFBS有更大的相对分子质量,纳滤膜对前者的筛分作用强于后者•李木等'0(研究了致密型纳滤膜(NF90)和疏松型纳滤膜(NFG)对6种典型PFCs的动态截留效果，并分析了pH、钙离子、腐殖酸(HA)对PFOS去除率的影响.结果表明，在NFG膜对PFOS的去除中,静电作用和疏水作用的贡献较高;而在NF90膜对PFOS的去除中,两者贡献均低于10%.另外由于孔径和膜表面电荷分布不同，具有较大孔径的NFG膜吸附效果远大NF90.陈霞明等'口将纳滤技术应用到对新兴有机污染物PFCs,PPCPs的去除中,探讨不同原水中膜分第1期赵长伟等：纳滤去除水中新兴污染物的研究进展•147-离性能及共存有机物对膜分离性能的影响•结果表明:不同原水中的纳滤膜对PFCs去除率均在94%以上•在水中呈解离态的PFCs,影响其分离性能的主要是电荷效应.pH较高的人工模拟污水的PFCs 分离性能也相应的得到提高,影响在水中呈解离态的PFCs分离性能的主要原因是电荷效应,共存有机物对其分离性能无显著性影响.2.3纳滤去除水中内分泌干扰物的研究内分泌干扰物(EDCs)是一种外源性干扰内分泌系统的有类似激素作用的污染物，能干扰人类或动物内分泌系统，从而影响生长发育，扰乱免疫系统.当EDCs进入机体靶细胞后，与体内的激素竞争结合受体复合物，再进入细胞核与DNA结合，引起细胞功能的显著改变，给人类的健康和生存带来了十分严重的潜在危害•因此在饮用水中去除EDCs 成为了备受关注的问题•纳滤膜由于其具有分离效果好、操作压力低、能有效去除有机污染物等优点，是有效去除EDCs的方法.内分泌干扰物-17a-乙烘雌二醇(EE2)的相对分子质量为?95,4,在纳滤膜的去除范围内，曹方圆等'?(发现，聚酰胺类复合纳滤膜对水中的EE?具有很好的去除效果，在纳滤膜筛分的作用下，对EE?的截留率可达到97%,而且原液浓度对EE?的截留效果影响较小.Sadmami等'3研究了天然水中的胶体颗粒和阳离子的存在对纳滤去除水中EDCs的影响，采用聚酰胺纳滤膜对水体中分子量小于300的EDCs分子进行纳滤实验•结果表明，天然水中胶体颗粒的存在影响中性EDCs的去除，而对大多数离子型EDCs 的去除几乎没有影响•出现这种结果的原因可能是天然胶体颗粒影响了膜表面的疏水相互作用，使中性EDCs的去除受到限制，而离子型EDCs的去除仍受化合物表面电荷与膜表面电荷之间的静电排斥控制•该实验研究了纳滤对天然水中EDCs去除效果的影响因素，为天然水的净化提供了理论支撑. Suma等研究了纳滤(NF)膜和反渗透(RO)膜从溶液中去除内分泌干扰化合物双酚A(BPA)的性能.结果表明，除NF270膜外,在其他研究的聚酰胺基NF和RO膜中均未观察到其BPA去除的显著变化.由于筛分作用以及静电排斥使得纳滤膜技术对BPA有较好的去除作用,与孙晓丽等'5(的研究结果大致相同.当反应物和引发剂在膜表面附近的浓度增加时,极化效应就对膜的性能有益，会使得接枝聚合反应的速率显著增强,Adi等'6(采用浓差极化增强表面接枝聚合改性纳滤膜,该膜对EDCs的去除效果较普通纳滤膜更好•除了电荷和尺寸(筛分)排斥外, NF中的排斥机制受到溶质和膜之间亲和力的强烈影响•它与极性、氢键和分子形状等许多其他分子性质以及膜、溶液组成和pH等特性有着复杂的关系.研究结果显示，在低浓度下EDCs的去除率提升较高，但高浓度则几乎没有提高•该工作提供了一种用于各种用途的纳滤膜改性的简便方法.Guo等利用聚多巴胺(PDA)和银纳米颗粒(AgNPs)设计了一种高度选择性的PDA/AgNPs表面涂层，通过加强孔径的筛选作用同时抑制疏水相互作用来实现提高EDCs的纳滤效果，并且其损失的水渗透率较少，范围约在4%〜10%.梁娟等'8(以CNT分散液作为添加剂，通过界面聚合法将其加入到纳滤膜中,改善纳滤膜的渗透和截留性能•将CNT改性复合纳滤膜用于对水溶液中一种EDCs-阿特拉津进行处理，研究其处理效果•结果表明，由于纳滤膜的纳米级孔径，对EDCs-阿特拉津的截留率高达99%. Demg等'9(提出光催化氧化与纳滤工艺相结合的技术,利用纳滤对水体中内分泌干扰物高截留的特点,留的内分扰物光催化用下分解•该工艺是去除内分泌干扰物的一种可靠、实用、有效的方法•Guo等制备了具有一种新型的由绿色单宁酸-铁(TA-Fe3)复合物形成的具有10〜30mm的连续薄截留层的非聚酰胺纳滤膜，其透水率为 5.1L/(m2.h.bar)(1bar=0.1MPa),Na?SO4截留率为89%•同时，由于该膜对内分泌干扰物的截留率(99%)明显高于聚酰胺膜(81%),这归功于该膜具有更强的尺寸筛分效应.张明等'口以章江实际水体为研究对象,采用碳纳米管改性自制膜和商品纳滤膜研究了对邻苯二甲酸酯(PAEs)的去除效果，结果表明,在筛分以及电荷排斥共同作用下，纳滤对PAEs的截留率大于90%&2.4纳滤去除微囊藻毒素的研究微囊藻毒素(MCYST),简称MCs.MCs是一种分子量在800〜1100之间的单环七肽肝毒素，是以肝脏为主要靶器官，具有多种毒性和致癌性的有毒物质'?(•蓝藻的微囊藻(Microcystis)、鱼腥藻(Amabaema)、颤藻(Oscillatoria)及念珠藻(Nostoc)的某些种或品系的微生物是产生微囊藻毒素的主要•148-膜科学与技术第41卷源头'3-44(.MCs易溶于水中,且其耐热性及酸碱稳定性都比较强，这也使得普通的饮用水处理工艺难以完全将其去除•纳滤相对于超滤和反渗透等技术,具有高效去除污染物的优势'5—46(.因此成为去除微囊藻毒素的方法之一.沈阳师范大学任桐欣通过对浑河水体的研究,采用固相萃取-Elisa试剂盒法,分析测定水体环境中的微量微囊藻毒素•分别使用美国Osmonics 公司生产的Desai-DL和Desai-HL两种纳滤膜测试了其对微囊藻毒素的去除效果•研究发现,两种纳滤膜由于具有筛分作用都能有效去除微囊藻毒素,当过滤体积从40mL增加到200mL时,DL对微囊藻毒素的截留率从2%上升到17%,HL对微囊藻毒素的截留率从12%上升到20%,微囊藻毒素的截留率呈上升的趋势.Teixeira等'8(研究了采用气浮过滤加纳滤联合工艺对铜绿微囊藻及其相关微囊藻素的去除进行了研究•纳滤膜采用NFT50型，研究结果表明，在筛分以及电荷排斥的协同作用下，纳滤对微囊藻毒素的去除率接近100%.处理后的水中微囊藻毒素浓度一直在定量限制之下，远低于世界卫生组织指导的饮用水MC-LR1.0&g/L的值•2.5不同切割分子量对新兴污染物截留率的影响在膜领域,广泛用切割分子量来表示膜的截留能力'9(,纳滤膜的切割分子量(MWCO)介于超滤膜和反渗透膜之间,孔径为0.5〜2nm,切割分子量为150〜2000.纳滤膜对分子量为200〜1000之间低分子有机物和多价盐有较好的截留效果'0—5⑵.然而具有不同切割分子量的纳滤膜对新兴污染物的截留效果不同，因此越来越多的学者对其进行了深入究王美莲等'3(探讨了相同材质不同孔径的纳滤膜对磺胺二甲基嚏‘的截留性能，实验采用了3种不同型号的纳滤膜：NF90、NF270和NF290,结果表明，孔径最小的NF90膜对磺胺二甲基嚏‘的去除率为97%,孔径最大的NF290膜对磺胺二甲基嚏‘去除率只有85%,去除率相差119%,可见膜孔径的大小对纳滤膜去除磺胺二甲基嚏‘效果有明显的影响，孔径小的纳滤膜去除磺胺二甲基嚏‘效果要高于孔径较大的纳滤膜•在膜材质相同的情况下,膜孔径越小筛分作用越好,对于小分子溶解性有机物截留效果更好•程喜全'4(采用氨基封端聚乙二醇分子与均苯三甲酰氯通过界面聚合工艺制备了两种聚乙二醇基复合纳滤膜，切割分子量分别为677.8和496.2g/ mol.进行抗生素分离实验后表明，由于膜的筛分作用以及电荷作用，对荷正电抗生素(妥布霉素)具有92%以上的截留率•采用没食子酸和聚乙烯亚胺共涂覆制备的新型疏松复合纳滤膜切割分子量约为950.0g/mol,这种膜对爱奇霉素的截留率高达96%董蕾茜'5(通过实验考察和对比了孔径为(11.7±1.4)nm的NF-0和孔径为(36.6±92) nm的NF-LTL-0膜在操作压力5〜11bar条件下对21PPCPs的留性, 结,5〜9bar 时NF-0膜对PPCPs的平均截留率高于NF-LTL -0膜；9〜11bar时结果相反.由此可知纳滤膜的孔径(切割分子量)越小膜对PPCPs的截留率越高，但超过一定压力会发生变化.2.6膜污染对新兴污染物截留率的影响膜污染是指原液中的胶体悬浮物、无机盐、有机物和微生物等物大量积膜,膜孔减小，堵塞膜孔，导致膜的过滤性能降低'6(,减少使用,增加成的一现,兴物滤过程中，膜污染的出现同时往往也伴随着截留率的变化•传统聚酰胺(PA)复合纳滤膜通量较低，膜的抗污染能力差，因此开发新型纳滤膜材料是解决降低膜污染从而进一步提高对新兴污染物的截留率以及膜通量等问题的重要手段.Mahdavi和Bagherifar：57：通过相转化法制备了醋酸纤维素(CA)/二氧化硅和醋酸纤维素(CA)/改性二氧化硅混合基质膜,并用于从水中去除头抱曲松钠抗生素•为了增加表面电荷从而降低膜污染提高对抗生素的截留率，作者通过聚合反应在二氧化硅的表面接枝了2-丙烯酰基-氨基-2-甲基T-丙烷磺酸(AMPS)单体.与纯醋酸纤维纳滤膜相比，该复合纳滤膜对抗生素的截留率大大增加，在pH为8时,该纳滤膜可实现对头抱曲松钠高达96%的截留率.Jun等'8(通过酸催化水解过程对半芳香聚酰胺纳滤膜进行改性，探究经处理后的纳滤膜对红霉素和万古霉素的去除效果•实验结果发现，改性纳滤膜的水通量和盐通量均显著提高，膜的抗污性能大大提高，改性后的膜的静电斥力增加致使红霉素和万古霉素的去除率明显升高，并且在6天的重复使用过程中对抗生素的截留率保持稳定.Li等'9(所制备的膜是用2〜4的碳化钛纳米片组装而成，在第1期赵长伟等：纳滤去除水中新兴污染物的研究进展•149-纳滤膜分离抗生素的研究中指出T d C z T’膜分离抗生素的机理主要是通过膜与抗生素分子之间的静电相互作用与筛分作用共同影响•膜表面均匀分布的亲水端基，使得在真空过滤过程中更容易形成更好的堆积结构，从而获得更好的分离性能•研究表明，该纳滤膜对抗生素的截留率与其它纳滤膜相似,与此同时，其溶剂渗透量比其它聚合物纳滤膜要高一个数量级，膜的抗污性能显著提高.Karimnezhad 等'0将铁基纳米颗粒固定在聚丙烯［纳滤膜上，在纳滤截留抗生素的同时，芬顿技术也可以有效去除聚丙烯［(PAN)基纳滤膜表面毛孔上积累的各种各样的污垢•这样的组合在有效减少了纳滤膜的污染的同时增加了膜的水通量，但是芬顿技术对膜会产生不可逆转的氧化破坏.Fang等'口将氧化石墨烯(GO)片掺杂到聚丙烯［(PAN)基底中，增强基底的亲水性并构建层状结构，再通过溶剂热法合成具有选择性分子筛性质的错基MOF(UiO-66),然后利用聚多巴胺(PDA)将二者稳定结合.由此制备的复合纳滤膜在筛分作用和静电相互作用的协同影响下对盐酸四环素、土霉素和环丙沙星的截留率均高于94%,并具备较高的抗污性能.Yang等将功能化的多壁碳纳米管(MWCNT)介于氧化石墨烯纳米片(GO)中构成具有三维结构的纳滤膜•所制备的膜可以通过静电相互作用对抗生素分子进行分离.该纳滤膜对四环素的截留率可达到99%.此外，该纳滤膜还具有制备过程快速环保、膜的抗污性能稳定、水渗透速度快等优点.3随着工业化进程的加快，新兴污染物不断出现,水体呈现复合污染以及污染效应复合等特征#纳滤自身的特性及分离特点为发展纳滤净水技术带来了机遇•但在实际应用过程中，如何进一步提高纳滤膜的去除效能，如何减缓膜污染,仍是制约其推广应用和发展的关键问题•因此，未来还应在以下方面做好研究工作：1)新型高通量纳滤膜材料研发•膜材料是决定膜性能的核心，新型膜材料应具有高的通量和高截留率、抗污染、抗氧化、良好的机械稳定性、化学稳定性和物理稳定性.近年来这方面的研究已取得一定进展，如新型二维材料、仿生材料、抑菌材料等新型膜研发断进展.2)如何提高新兴污染物的去除效果•水中新兴污染物越来越普遍，如何基于新兴污染的特性及纳滤膜的分离机理，研究开发对新兴污染物高效截留的纳滤膜材料及其工艺，也是纳滤膜研究的热点之3)如何进行膜污染有效控制•膜污染是膜应用过程中不可避免的问题，由于影响膜污染的因素很多，如进水水质、预处理、膜材料本身性能等,在实际运行过程中，需要结合特定的条件进行行之有效的膜.参考文献：[1(Tan Z,Chen S F,Peng XS,tal.Polyamide membranes with nanoscale Turing structures for water purification [J(.Science,2018,360:518—521[2(Li X,Liu C,Yin W,et al.Design and development of layer-by-layer based low-pressure antifouling nanofiltra­tion membrane used for water reclamation[J(.J Membr Sci2019584：309—323&[3(张润楠，李亚飞,苏延磊，等•氨基化氧化石墨烯界面聚合制备超薄复合纳滤膜'(•化工学报,01869(1)：435—445&[4(徐南平，高从増，金万勤.中国膜科学技术的创新进展中国工程科学,2014,16(12)：4—9.[5(Mi Y F,X u G,Guo Y S e al Development of antifoul­ing nanofiltration membrane with zwitterionic function­alized monomer for efficient dye/salt selective separation [J(&JMembrSci，2020，601%117795&[6(李小晴，李杰,王乃鑫，等.PEC/g-C3N4杂化膜的制备及其渗透汽化性能研究[(•膜科学与技术,020,0(2)：67—74[7(Qin D,Huang G,TeradaD,tal Nanodiamond media­ted interfacial polymerization for high performance nanofiltrationmembrane[J(J MembrSci，2020，603：118003[(石紫，王志，王宠，等.染料分离有机纳滤膜制备技术研究进展膜科学与技术,020,0(1)：340—351[9(WangT,ZhaoCW,Li P,t al Fabrication of novel po-ly(/n-phenylene isophthalamide)hollow fiber nanofiltra­tion membrane for effective removal of trace amount perfluorooctane sulfonate from water[J(.J Membr Sci, 2015，477：74—85&[10(王晓琳，张澄洪，赵杰.纳滤膜的分离机理及其在食品和医药行业中的应用[(•膜科学与技术,000,0(1)：29—36&[11(，高，赵&纳滤膜技术化用水的应。

垃圾渗沥液是一种典型的高浓度难处理废水，含有大量有害有机物、无机盐和重金属。

大部分可降解有机物可以通过膜生物反应器（MBR）组合生化工艺（比如反硝化+硝化+反硝化+超滤）进行有效处理，但由于难降解有机物、重金属和溶解性无机盐含量高，完全依赖生化处理和过滤工艺，不可能达到垃圾无害化处理的要求。

纳滤和反渗透膜过程是一种物理分离技术，纳滤膜能够有效分离大部分生化过程残余有机物和多价无机盐（包括重金属），反渗透膜可以分离绝大部分溶解性小分子有机物和无机物。

近年来越来越多的纳滤和反渗透装置被用于垃圾渗沥液的终端处理，纳滤装置出水可以达到一级排放标准，反渗透出水可以达到回用水标准。

GE公司从上世纪九十年代就开始了垃圾渗沥液处理系统的技术研究和工程实践，积累了很多有价值的经验和数据。

本文主要介绍纳滤膜分离过程及其在垃圾渗沥液处理的应用技术。

一、垃圾渗沥液的水质特性及其对终端处理纳滤/反渗透系统的影响城市垃圾的主要来源是生活垃圾，不同的城市、气候和季节以及填埋场的管理和使用时间所产生的渗沥液的成分会有很大的差别。

但是对于作为终端处理的纳滤、反渗透系统来说，我们主要关心的是容易造成膜系统污染的结垢的COD、碱度、硬度、难溶盐和重金属等水质指标。

渗沥液经过组合生化工艺处理后，难降解有机物含量体现为COD，碱度（主要是HCO3-）是有机碳氧化的直接产物，硬度和重金属和生化工艺无关，直接来自于城市垃圾。

从下面的文献[1]数据可以看出，COD、碱度和硬度是卷式纳滤/反渗透膜工艺需要面对的主要挑战。

COD成分在膜处理过程中会直接造成膜污染，在膜表面形成吸附，导致系统性能下降（产水量和脱除率降低），因此通常的水处理纳滤/反渗透系统要求进水COD不能大于30mg/l。

但垃圾渗沥液生化出水过滤液（超滤/微滤出水）的COD值会在500-1000mg/l，而设计合理、管理得当的工艺分离卷式膜纳滤系统却都能稳定运行。

原因之一可能是进入终端处理纳滤膜系统的COD成分的特性，这些有机物是经过漫长复杂生化处理过程后的残余成分，基本上没有可生化性，不易滋生微生物，而且大多数残余有机物属于稳定氧化G E纳滤分离膜在垃圾渗沥液及其在高浓度废水处理中的应用文/翟建文（G E水处理与工艺过程处理，北京100004）图　连续监测的垃圾渗沥液主要水质指标[]11形态，具有较强的极性，在膜表面形成吸附污染的倾向较低。