（

2 mol/L

），搅拌使其溶解。然后用去离子水将其稀释

至

2 000 mL

。 经磁力搅拌器搅拌

24 h

后，移至棕色

广口试剂瓶中， 放入冰箱在

4 ℃

下保存作为储备溶

液，腐殖酸质量浓度为

1 g/L

。 每次过滤试验时，取储

备溶液

400 mL

，用去离子水稀释至

10 L

，用 适 当 的

NaOH

和

HCl

溶液调节

pH

至

6.5~7.5

之间（近于中

性），作为原水。 多次配制的腐殖酸原水

UV

254

平均

为

1.12 cm

-1

，

20 ℃

电导率平均为

52 μS/cm

。

1.5

膜阻力的计算方法

膜 过 滤 原 水 时 产 生 的 阻 力 是 由 多 种 阻 力 造 成

的。 过滤通量与各个阻力的关系可以通过式（

1

）表

示

〔

9〕

。

J=

ΔP

μ

（

R

m

+R

c

+R

i

+R

n

）

（

1

）

式中：

J

——

—膜过滤通量，

m/s

；

ΔP

——

—过滤压力，

Pa

；

μ

——

—水的黏性系数，

Pa

·

s

；

R

m

——

—膜阻力，

m

-1

；

R

c

——

—滤饼层阻力，

m

-1

；

R

i

——

—浓差极化阻力，

m

-1

；

R

n

——

—吸附阻力，

m

-1

。

实验分四步测定膜的阻力， 利用蠕动泵连续进

样。 膜片先用

pH=12

的

NaOH

溶液清洗

15 min

，后

用

pH =2

的

HCl

溶 液 清 洗

15 min

， 再 用 纯 水 清 洗

5 min

，此时认为是洁净的平板膜 ，可 以 进 入 后 面 膜

阻力的测定。在各步膜阻力测定中，各步骤的完成时
间是靠流量能够连续稳定达到的时间确定的。 第一
步：过滤纯水

20 min

，滤饼层阻力、浓差极化阻力和

吸附阻力可以视为零，得到膜固有阻力

R

m

。 第二步：

过 滤 配 制 的 原 水

140 min

， 得 到 的 为 总 阻 力

R

t

， 即

R

m

+R

c

+R

i

+R

n

。 第三步：过滤纯水

20 min

。 由于是纯

水，不存在浓差极化阻力

R

i

，得 到 的 阻 力 为 膜 固 有

阻力、滤饼层阻力和吸附阻力之和

R

m

+R

c

+R

n

。 第四

步：将膜表面的滤饼层用纯净水洗净后，再用纯水过
滤

20 min

，测定其通量。 此时不存在滤饼层阻力

R

c

和浓差极化阻力

R

i

，得到是膜固有阻力和吸附阻力

之和

R

m

+ R

n

。 将以上

4

个步骤得到的阻力值依次相

减，就可以得到各个部分的膜阻力值。

2

结果与讨论

水 中 的 溶 解 性 有 机 物 （

DOM

）对 膜 分 离 去 除 小

分子有机物有一定影响

〔

10〕

。 腐殖酸是水体中天然有

机物（

NOM

）的主要成分之一。 试验采用腐殖酸作为

原水中

DOM

的替代物，考察溶液中

DOM

对膜去除

4-MBC

效果的影响。

试验设计 为

4

个 工 况 ，工 况

1

（

0 A-HA

），用 去

离子水配制

4 mg/L

的

4-MBC

原水， 考察超滤膜去

除

4-MBC

的效果；工况

2

（

0 A+HA

），用腐殖酸溶液

配制原水，考察溶液中

DOM

对

4-MBC

去除效果的

影响；工况

3

（

0.1 A+HA

），用腐殖酸溶液配制原水 ，

以

NaCl

为 支 持 电 解 质 ， 调 节 原 水 电 导 率 为

252

μS/cm

， 调 节 电 压 ， 使 初 始 电 流 约 为

0.1 A

； 工 况

4

（

1 A+HA

），用腐殖酸溶液配制原水，以

NaCl

为支持

电解质，调解原水电导率为

962 μS/cm

，调 节 电 压 ，

使初始电流约为

1 A

。 以此考察不同电流下，处理效

果的变化规律。 每次工况运行结束后， 先用

pH=12

的

NaOH

溶液清洗膜片

15 min

， 后用

pH=2

的

HCl

溶液清洗

15 min

，再用纯水清洗

5 min

，此时 认 为 平

板膜恢复洁净。

2.1

膜的去除效率

在

4

种不同设计工况下，

4-MBC

去除率的变化

见图

2

。

图

2

电场对膜去除

4-MBC

效率的影响

图

2

直 观 说 明 了 膜 对

4-MBC

的 吸 附 作 用 ，以

及腐殖酸和电场对去除率的影响。

2.1.1

膜的吸附

超滤膜对溶质的分离机理主要有： 在膜表面及

微孔内吸附（一次吸附）；在孔中停留而被 去 除 （阻
塞）；在膜面的机械截留（筛分）。工况

1

试验表明，虽

然超滤膜孔径较大， 但仍能去除小分子

4-MBC

物

质，说明超滤膜去除小分子有机物不仅依赖于截留，
吸附也发挥去除作用。国内外亦有试验表明，水中小
分子有机物在超滤膜中的吸附和扩散是其主要的去
除机理

〔

11-12〕

。

试 验 采 用 以

PVDF

为 材 质 的 超 滤 膜 ，

PVDF

有

很好的耐热、耐腐蚀、耐溶剂、耐辐射性能；表面能较

试验研究

工业水处理

2012- 04

，

32

（

4

）

26