摘要
随着我国经济和城镇化进程的快速发展，人类生产活动中大量使用的抗生素、农药等典型有机污染物，通过降水、地表径流等进入水体中，造成饮用水的水源被污染。传统的饮用水处理工艺未能将上述微量有机污染物进行有效去除，在饮用水中也已经频频检出抗生素和农药，这类典型有机污染物会严重危害人体健康，因此开展对去除饮用水中典型有机污染物的研究迫在眉睫。 纳滤作为一种饮用水深度处理工艺，在去除饮用水中典型有机污染物、保障饮用水水质安全方面具有明显优势。本文通过实验室模拟饮用水纳滤分离过程，研究了两种不同性质的纳滤膜（NF90、奥斯博）对饮用水中典型有机污染物（卡马西平、磺胺嘧啶、异丙隆）的去除效果，通过改变实验过程中不同运行条件（过滤时间、操作压力、有机污染物进水浓度）、添加不同浓度的无机盐离子、添加不同浓度的腐殖酸来考察这些因素对两种纳滤膜去除效果的影响。通过测算纳滤膜的膜通量、截留率，利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、测定接触角、Zeta电位、红外光谱（FTIR）等表征手段，从膜材料、膜性能、膜表面结构、膜表面形貌进行了研究和分析。 结果表明，NF90纳滤膜的膜孔径为0.45nm，其截留分子量（MWCO）在150~300，奥斯博纳滤膜的膜孔径为0.55nm，其截留分子量在300~500。NF90的纯水通量为87L·m-2·h-1，奥斯博纯水通量为157L·m-2·h-1，奥斯博纯水通量是NF90纯水通量的2倍左右。根据SEM和AFM的图显示，NF90表面比奥斯博表面更为粗糙。NF90纳滤膜的接触角为94.06°，奥斯博纳滤膜的接触角为58.11°，NF90膜表面较奥斯博膜表面亲水性更差。当pH=7时，NF90、奥斯博纳滤膜的Zeta电位分别为-10.0mV、-78.4mV,两种纳滤膜在中性溶液中均为荷负电膜。红外光谱表征结果显示，在波数为1266cm-1、1450cm-1的吸收峰和在波数为1640cm-1、3400cm-1的吸收峰分别是属于羧酸和酰胺的特征吸收峰，说明两种纳滤膜表面均有羧酸基团和酰胺基团。 NF90对三种有机污染物的截留率很高，都在90%以上，奥斯博对三种有机污染物的截留率较低，在45%~60%左右。NF90对三种有机污染物的截留效果为：卡马西平＞异丙隆＞磺胺嘧啶；奥斯博对三种有机污染物截留效果为：磺胺嘧啶＞卡马西平＞异丙隆。NF90和奥斯博的膜通量均随着操作压力增大的不断降低，与压力呈直线上升关系，对三种有机污染物的截留率随着压力增大的不断升高。NF90和奥斯博的膜通量随着有机污染物进水浓度的增加而有所降低，对三种有机污染物的截留率随着有机污染物进水浓度的增加而有所上升。并确定了最佳运行条件是：过滤时间为2.5h，操作压力为0.5MPa，有机污染物进水浓度（磺胺嘧啶、卡马西平、异丙隆的混合溶液）为1mg/L。 添加不同浓度的无机盐离子（0.5、1、2、5、10mmol/L）后，两种纳滤膜的膜通量随无机盐离子浓度的增加而降低，对三种有机污染物的截留率随无机盐离子浓度的增加而增加。在添加无机盐离子后，在SEM图上发现了除有机污染物以外的NaCl晶体污染物。添加盐离子对膜表面的AFM图、表面粗糙度和接触角的变化影响不大。 添加不同浓度的腐殖酸（2、4、6、8mg/L）后，两种纳滤膜的膜通量随腐殖酸的浓度增加而增加，对三种有机污染物的截留率随腐殖酸浓度的增加而降低。通过SEM图和AFM能够看见纳滤膜表面被腐殖酸和有机污染物污染，NF90、奥斯博的纳滤膜表面粗糙度均有所下降，接触角变小。
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