电压可调范围为 0～60.0 V；跨膜压差采用精密真空
表测量；膜通量由电子天平（UW-6200H）实时测量
的 重 量 换 算 而 得 ； 采 用 蠕 动 泵 提 供 膜 工 作 动 力

（BT100-2J）；工作期间将膜装置放入低温恒温槽
（DKB-1615）可以保证相对稳定的温度条件。

1.2

测试仪器与方法

在用去离子水配置原水考察超滤膜去除 BP-3

效率时，采用紫外可见光分光光度计（UV2550）在

290 nm 特征波长下，

根据吸光度值，进行定量计算。

BP-3在 0～10 mg·L

-1

的质量浓度范围内，线性关系

良好（标准曲线 y = 0.063 2x-9E-05，R

2

= 0.999 8）。

用腐植酸配置原水，考察负载和不负载电场超

滤膜的去除效率时，利用高效液相色谱进行检测

（HPLC1200）。 检 测 器 ： 二 极 管 阵 列 检 测 器
（DAD）；检测波长 290 nm；C18 色谱柱（250×4.6

mm）；

流速：1.0 mL·min

-1

；进样量：10 μL；混合流动

相：V

水

/V

甲醇

（30%/70%）。根据峰面积的比值，进

行去除率的计算。利用水质多参数分析仪（PH/cond
340i）测量 pH 和电导率值。

水中的溶解性有机物（DOM），它是一类重要

的物理化学性质活跃的有机组分，对膜分离去除小
分子有机物有一定影响

[9]

。腐植酸是水体中天然有

机物（NOM）的主要成分之一。试验采用腐植酸作
为原水中 DOM 的替代物，考察溶液中 DOM 对膜
去除 BP-3 效果的影响。

试验设计为 4 个工况，工况 1，即用去离子水配

置 10 mg·L

-1

的 BP-3 原水，考察超滤膜去除 BP-3 的

效果；工况 2，用腐植酸溶液配置原水，考察溶液中

DOM 对 BP-3 去除效果的影响；

工况 3，用腐植酸溶

液配置原水，

以 NaCl 为支持电解质，调节原水电导率

为 252 μS·cm

-1

，

调节电压，

使初始电流值约为 0.1 A；

工况 4，用腐植酸溶液配置原水，以 NaCl 为支持电
解质，调解原水电导率为 962 μS·cm

-1

，调节电压，使

初始电流值约为 1 A。以此考察不同电流强度下，附
加电场膜的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 溶液进行清洗 15 min，再用纯水
清洗 5 min，此时认为平板膜恢复洁净。

1.3

膜阻力的计算方法

在膜过滤原水时，膜过滤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

[10]

：

J=

ΔP

μ(R

m

+R

c

+R

i

+R

n

)

（1）

式中，J 为膜过滤通量；ΔP 为过滤压力；μ 为水

的黏性系数；R

m

为膜阻力；R

c

为滤饼层阻力；R

i

为浓

差极化阻力；R

n

为吸附阻力。

第 1 步：先用 pH=12 的 NaOH 溶液清洗膜片

15 min，

后用 pH=2 的 HCl 溶液进行清洗 15 min，再

用纯水清洗 5 min，此时认为是洁净的平板膜。然后
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 2 步：

20～160 min，

过滤配置的原水，得到的为总阻力 R

t

，

即 R

m

+R

c

+R

i

+R

n

；第 3 步：160～180 min，过滤完配置

原水水样后，

再过滤纯水。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 4 步 ：180～200

min，

将膜表面的滤饼层用纯净水洗净后，再用纯水

过滤，

测定其通量。此时不存在为滤饼层阻力 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 个步骤得到的压力值，依次相

减，就可以得到各个部分的膜阻力值。

1.4

标液与腐植酸配制方法

试验选择羟苯甲酮（BP-3）作为目标污染物，分

子式 C

14

H

12

O

3

，

相对分子质量 228.2；溶解度：水，

25 ℃，

210 mg·L

-1

，

辛醇 / 水分配系数 logK

ow

为 3.79。

每次试验前，取纯品 0.1 g 置于 100 mL 棕色容

量瓶中，以甲醇定容，做为 1 mg·mL

-1

的标准储备

液，放置 4 ℃冰箱内避光储存。根据具体试验要求，
选择用去离子水或者腐植酸溶液稀释，配置质量浓

度为 10 mg·L

-1

的原水。

将 2.0 g 腐植酸溶解于 10 mL 氢氧化钠溶液中

（2 mol·L

-1

），

搅拌使其溶解。然后用去离子水将其稀

释至 2 000 mL。经磁力搅拌器进行搅拌 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，

腐植酸质量浓度为 1 g·L

-1

。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。多次配制的腐植酸原水 UV

254

平均值

为 1.12 cm

-1

，

20 ℃电导率平均值为 52 μS·cm

-1

。

2

结果与讨论

2.1

膜的吸附性能

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

张

翀等，

电场对超滤膜污染和去除性能影响的研究

127