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反滲透/納濾膜剖檢分析與膜污染診斷研究進展( 三 )


3RO/NF膜剖檢及膜污染診斷剖析
3.1膜污染成分診斷
膜污染主要包括四品種型 ， 分別為無機污染、有機污染、生物污染和膠體顆粒污染 。 固然水樣檢測剖析能夠肯定水中污染成分及其濃度 ， 還能夠依據測試結果預測膜面發作污染的風險 ， 但是水樣檢測結果不能真實反映膜外表的污染狀況 ， 膜剖檢剖析卻能夠為膜污染成分和污染水平的診斷提供有效根據 。 因而 ， 研討者常運用膜剖檢剖析對污染物、污染膜停止不同的表征測試 ， 再分離水樣檢測結果肯定膜污染的詳細類型和成分 。
3.1.1無機污染
無機污染主要是由水中存在的無機鹽在膜外表逐步累積 ， 最終構成的無機垢所惹起的 。 無機鹽結垢過程較復雜 ， 常存在多種無機鹽的共沉淀和互相作用 。 SEM、EDS、XRD等構造表征和膜外表滴酸測試是常用的無機污染診斷手腕 。 Ruiz-García等對用于苦咸水脫鹽運轉11年的反浸透膜元件停止了剖檢剖析 ， 剖檢對象選擇的是四種不同位置的膜元件 ， 分別包含一段和二段反浸透系統的首末支膜 。 其中一段的第一支膜能夠直觀地看到有褐色堆積物 ， 二段的最末支膜能夠看到有粗糙的黃色垢 ， 經SEM-EDS表征及膜外表滴酸剖析 ， 得出膜污染物主要是含有碳酸鈣和硅鋁酸鹽的無機污染 。 XPS是常用于表征膜外表元素組成和化學構造的剖析手腕 ， 但XPS只能檢測膜皮層頂端 ， 檢測深度普通只要7nm；RBS也能夠用于剖析膜外表元素組成和構造 ， 且RBS檢測深度約2μm ， 比XPS能檢測的深度更深 ， 因而RBS還能用于檢測污染層的厚度 。 Gorzalski等應用RBS研討膜外表污染物狀況 ， 對用于含硅公開水處置運轉2.5年的納濾膜元件停止了剖檢剖析 ， 剖檢對象選擇的是一段和二段納濾系統的首末支膜元件 。 經過SEM、XPS、RBS等表征剖析 ， 得出膜污染物主要是含有Fe、Ca、Si、Al、S元素的無機污染 ， 其中一段膜元件的Si和Al含量較高 ， 二段膜元件的Ca污染較重 。 表2和圖2是RBS對污染前后膜的表征結果比照 ， 由RBS結果可得到XPS無法取得的信息 ， 如不同工段的污染層厚度不同 ， 并且RBS能探測整個污染層 ， 與XPS只能探測皮層所得到的Si元素含量不同 。
反滲透/納濾膜剖檢分析與膜污染診斷研究進展
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反滲透/納濾膜剖檢分析與膜污染診斷研究進展
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3.1.2有機污染
有機污染主要由水中的腐殖質、蛋白質和多糖等有機物惹起的 。 經過EDS的元素檢測結果也能夠判別污染物能否為有機污染 。 Farhat等對苦咸水處置膜元件停止了剖檢剖析 ， 膜元件外表有大量的棕色污染物 ， 經過對污染膜和膜外表堆積的污染物分別作EDS表征 ， 結果顯現污染物的主要元素組成均為C、O、N ， 闡明膜污染主要是有機污染 。 固然EDS結果能夠肯定為有機污染 ， 但卻不能對有機污染的類型作出診斷 。 紅表面征剖析（IR和ATR-FTIR）是診斷有機污染類型的重要表征手腕 ， 研討者能夠依據不同物質不同的出峰位置對相應的有機物停止判別 。 Zheng等對用于火力發電廠廢水回用的反浸透膜元件停止了剖檢剖析 ， 剖檢對象選擇的是污染嚴重的6月份運用的一段反浸透系統的第一支膜元件 ， 察看到搜集的污染物是淺棕色的疏松構造 ， 并伴有魚腥味 。 圖3是ATR-FTIR對污染物的表征結果 ， 由各物質的特征峰剖析可得膜污染物主要是蛋白質類（3279cm-1 ， 1635cm-1 ， 1540cm-1）、腐殖質類（3279cm-1 ， 2972cm-1 ， 1405cm-1）和多糖類（2972cm-1 ， 1050cm-1） 。
反滲透/納濾膜剖檢分析與膜污染診斷研究進展
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除了污染物和污染膜的表征外 ， 水樣剖析結果也能夠對有機污染類型作出診斷 。 Jeong等對用于海水淡化運轉8年的反浸透膜元件停止了剖檢剖析 ， 剖檢對象選擇的是三種不同位置的膜元件 ， 分別位于一級反浸透系統的前部、中部和后部 。 污染膜的外表能夠看到有一層平均的褐色堆積物 ， 濃水側隔網和進水側污染較重 ， 產水側左近污染最輕 。 由LC-OCD和3D-EEM表征的水樣測試結果（圖4）剖析可得 ， 膜的有機污染物主要是腐殖質物質和小分子中性物質 。 Tang等對用于城市污水回用途理運轉2個月的反浸透膜元件停止了剖檢剖析 ， 該元件位于一段反浸透系統 ， 經過LOI、FTIR、DOC、EEM、樹脂別離等剖析 ， 得出膜污染物大局部是含不飽和碳或芳香環的微生物類和腐殖質類有機污染 。 許家晟等對用于自來水廠出水深度處置的碟管式納濾膜停止了膜污染剖析 ， 從膜外表可明顯看到一層較滑膩的黃色污泥層 ， 并伴有黑色顆粒物質 ， 且底部出水端膜片污染更嚴重 。 經過SEM-EDS剖析得出 ， 膜污染物以有機污染為主 ， 經FTIR和3D-EEM進一步剖析得出 ， 膜外表的有機污染成分主要是類富里酸物質、類腐殖酸物質及一些微生物代謝產物 ， 并存在一定水平的生物污染 。