摘要

以(yi)聚合氯化鐵為(wei)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)，研究了海(hai)水(shui)(shui)(shui)微絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)預處理過程的(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)特征(zheng)以(yi)及對(dui)(dui)超濾膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)的(de)(de)影響。考察了微絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)對(dui)(dui)海(hai)水(shui)(shui)(shui)中有(you)(you)機(ji)(ji)物的(de)(de)去(qu)除作(zuo)用(yong)，并采用(yong)體系穩定動力(li)學參數、絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)指數評價不同絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)投(tou)加量(liang)(liang)在海(hai)水(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)效(xiao)果，探討了微絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)對(dui)(dui)超濾膜(mo)污(wu)染的(de)(de)改(gai)善(shan)作(zuo)用(yong)。實驗結果表明，微絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)預處理能強化超濾膜(mo)對(dui)(dui)海(hai)水(shui)(shui)(shui)UV254 的(de)(de)去(qu)除效(xiao)果，與超濾相比提高了27. 5% ，可(ke)有(you)(you)效(xiao)去(qu)除海(hai)水(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)蛋白類有(you)(you)機(ji)(ji)物。超濾膜(mo)直接過濾海(hai)水(shui)(shui)(shui)可(ke)造成膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)嚴重下降，采用(yong)微絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)作(zuo)為(wei)預處理能有(you)(you)效(xiao)減緩超濾膜(mo)污(wu)染，且減緩效(xiao)果與絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)劑(ji)的(de)(de)投(tou)加量(liang)(liang)密切相關，當(dang)PFC 的(de)(de)投(tou)加量(liang)(liang)為(wei)40 mg·L - 1 時(shi)，膜(mo)比通(tong)量(liang)(liang)J / J0 值大于0. 9。

近年來，超(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)膜(mo)由于能(neng)有(you)(you)(you)效(xiao)(xiao)截留懸浮物(wu)、膠體及微(wei)生(sheng)物(wu)，且(qie)出水(shui)水(shui)質穩定(ding)、能(neng)耗低，已經成為(wei)海水(shui)淡(dan)化預處(chu)理工程應(ying)用最廣(guang)泛(fan)的(de)技術之一(yi)[1] 。其中(zhong)，超(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)膜(mo)的(de)污(wu)染(ran)堵(du)塞問題是(shi)(shi)阻礙其發(fa)展(zhan)的(de)主(zhu)要問題[2] ，嚴重增加了超(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)系統的(de)運行能(neng)耗[3] 。研究表(biao)明(ming)，造成超(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)膜(mo)堵(du)塞的(de)主(zhu)要污(wu)染(ran)物(wu)是(shi)(shi)有(you)(you)(you)機物(wu)[4-5] 。微(wei)絮凝作為(wei)超(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)工藝的(de)預處(chu)理技術，是(shi)(shi)將(jiang)水(shui)體中(zhong)的(de)懸浮微(wei)粒(li)、膠體相互碰(peng)撞形成肉眼難以(yi)看見的(de)微(wei)絮凝體的(de)絮凝過(guo)程，微(wei)絮凝能(neng)有(you)(you)(you)效(xiao)(xiao)去除溶解性有(you)(you)(you)機物(wu)，減緩超(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)膜(mo)污(wu)染(ran)，并且(qie)可省去絮凝-沉淀構筑物(wu)的(de)占地面積(ji)及費(fei)用[6] ，對于海水(shui)的(de)深度凈化處(chu)理有(you)(you)(you)著廣(guang)闊的(de)發(fa)展(zhan)前景(jing)。

有(you)(you)(you)研(yan)究(jiu)(jiu)表(biao)明，超(chao)濾(lv)膜(mo)(mo)的污染程(cheng)度(du)與絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)特性密切相關[7] 。海(hai)水(shui)是(shi)一種既有(you)(you)(you)膠(jiao)體(ti)溶(rong)(rong)液(ye)特性又有(you)(you)(you)電解(jie)質(zhi)溶(rong)(rong)液(ye)特性并(bing)具有(you)(you)(you)生物活性的溶(rong)(rong)液(ye)體(ti)系[8] ，并(bing)具有(you)(you)(you)較強的分散(san)穩定(ding)性；因此海(hai)水(shui)的絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)特征具有(you)(you)(you)獨有(you)(you)(you)的特性，目前有(you)(you)(you)關海(hai)水(shui)的絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)特征及其對(dui)超(chao)濾(lv)膜(mo)(mo)通量(liang)的改(gai)善作用(yong)(yong)(yong)研(yan)究(jiu)(jiu)并(bing)不完善。本研(yan)究(jiu)(jiu)以海(hai)水(shui)為研(yan)究(jiu)(jiu)對(dui)象，以聚合(he)(he)氯化鐵PFC 為絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)劑，通過(guo)(guo)在(zai)線監測海(hai)水(shui)微絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)指(zhi)數FI、體(ti)系穩定(ding)動力學(xue)參數等，綜合(he)(he)分析海(hai)水(shui)微絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)特征規律(lv)，對(dui)比分析直接(jie)超(chao)濾(lv)與微絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)-超(chao)濾(lv)聯用(yong)(yong)(yong)技術(shu)對(dui)海(hai)水(shui)中(zhong)溶(rong)(rong)解(jie)性有(you)(you)(you)機物的去(qu)除效果(guo)，考察對(dui)超(chao)濾(lv)膜(mo)(mo)污染的減緩(huan)作用(yong)(yong)(yong)，以期(qi)為微絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)預處理在(zai)超(chao)濾(lv)技術(shu)中(zhong)的應用(yong)(yong)(yong)提供基礎(chu)數據。

1材料與方法

1. 1 儀(yi)器(qi)與試(shi)劑TA6-2 程控混凝實驗攪拌儀(yi)，武漢恒嶺科(ke)技有限公(gong)(gong)(gong)司(si)；TURBISCAN LAB 分散穩(wen)定性(xing)分析儀(yi)，法(fa)國(guo)(guo)FORMULACTION 公(gong)(gong)(gong)司(si)；iPDA300 絮凝度測定儀(yi)，韓國(guo)(guo)EcoNovel 公(gong)(gong)(gong)司(si)；DR5000 紫外可(ke)見(jian)分光(guang)光(guang)度計(ji)，美(mei)國(guo)(guo)HACH 公(gong)(gong)(gong)司(si)；F-4600 熒光(guang)分光(guang)光(guang)度計(ji)，日本Hitachi 公(gong)(gong)(gong)司(si)；Multi N/ C 3100 總(zong)(zong)有機(ji)碳/ 總(zong)(zong)氮分析儀(yi)，德(de)國(guo)(guo)AnalytikJena 公(gong)(gong)(gong)司(si)；8400 型(xing)超濾杯(bei)，美(mei)國(guo)(guo)Millipore 公(gong)(gong)(gong)司(si)；ME2002E 電子天平，瑞士(shi)Mettler Toledo 公(gong)(gong)(gong)司(si)；加(jia)熱(re)磁力攪拌器(qi)，美(mei)國(guo)(guo)IKA 公(gong)(gong)(gong)司(si)。

聚合氯化(hua)鐵（PFC，氧化(hua)鐵含量14% ~ 15% ，堿化(hua)度5. 3% ~ 6. 6% ），鞏(gong)義市弘(hong)興濾材廠；超濾膜（再生(sheng)纖維素，切(qie)割(ge)分子質(zhi)量10 kDa，直徑76 mm，過濾面積(ji)41. 8 cm2 ），美(mei)國Millipore 公司。

1. 2 實驗水質

實(shi)驗用海水取自天津港碼(ma)頭，實(shi)驗期間水質指標(biao)為：溫度(du)（9. 2 ± 2. 0）℃ ，電(dian)導率(lv)（44. 7 ± 1. 2） mS·cm - 1 ，pH 7. 80 ± 0. 15，濁度(du)（1. 35 ± 0. 17）NTU，UV254 （0. 053 ± 0. 001）cm - 1 。

圖1實驗(yan)裝置示意(yi)圖Fig. 1Schematic diagram of experimental device1.

3 實驗方法

1. 3. 1 微(wei)絮(xu)凝實驗如圖1（a）所(suo)示，在1 L 燒(shao)杯中(zhong)分別加入海水，絮(xu)凝劑投加量(liang)分別為：10、20、30、40 mg·L - 1 ，借(jie)助程(cheng)控混凝實驗攪拌(ban)(ban)儀(yi)進(jin)行(xing)微(wei)絮(xu)凝實驗，攪拌(ban)(ban)速度為200 r·min - 1 ，攪拌(ban)(ban)時(shi)間為2 min，采用(yong)iPDA300 光散射絮(xu)凝度測(ce)定儀(yi)測(ce)定整個過(guo)程(cheng)的(de)絮(xu)凝指數(shu)；微(wei)絮(xu)凝結(jie)束后取少量(liang)水樣，立即測(ce)定穩定動力學參數(shu)，同時(shi)將水樣經0. 45 μm 濾膜過(guo)濾后，測(ce)定其UV254 、三維熒光光譜(pu)。

1. 3. 2 超濾實驗

 如圖1（b） 所示，以氮氣(qi)為驅動力，將(jiang)微(wei)絮凝實(shi)驗所得水(shui)(shui)樣(yang)，進行超(chao)(chao)濾(lv)(lv)杯(bei)實(shi)驗。超(chao)(chao)濾(lv)(lv)杯(bei)采用死端(duan)過(guo)濾(lv)(lv)，超(chao)(chao)濾(lv)(lv)膜(mo)在(zai)使用前至少在(zai)超(chao)(chao)純水(shui)(shui)中浸泡24 h。實(shi)驗時先(xian)測(ce)定超(chao)(chao)純水(shui)(shui)通(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)，在(zai)跨膜(mo)壓力240 kPa，轉(zhuan)(zhuan)子(zi)轉(zhuan)(zhuan)速(su)100 r·min - 1 條(tiao)(tiao)件下(xia)過(guo)濾(lv)(lv)超(chao)(chao)純水(shui)(shui)至出水(shui)(shui)通(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)穩定，借助電子(zi)天平記錄(lu)累計濾(lv)(lv)出水(shui)(shui)的質量(liang)(liang)(liang)，計算膜(mo)初始通(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)（J0 ）。隨后(hou)再過(guo)濾(lv)(lv)微(wei)絮凝后(hou)的水(shui)(shui)樣(yang)，在(zai)跨膜(mo)壓力240 kPa，轉(zhuan)(zhuan)子(zi)轉(zhuan)(zhuan)速(su)100 r·min - 1 條(tiao)(tiao)件下(xia)，計算膜(mo)出水(shui)(shui)通(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)（J），將(jiang)J / J0 的比值作為實(shi)驗通(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)。收集濾(lv)(lv)液(ye)，測(ce)定UV254 和三維熒光光譜。

1. 4 分析方法

UV254 是(shi)水(shui)(shui)中一(yi)些有(you)機物(wu)在(zai)254 nm 波長(chang)紫(zi)外(wai)(wai)光下的(de)吸光度(du)，可作(zuo)為表(biao)征水(shui)(shui)中天然(ran)存在(zai)的(de)腐殖質(zhi)類(lei)大分子有(you)機物(wu)以及含C =C 雙鍵和C =O 雙鍵的(de)芳(fang)香(xiang)族化(hua)合(he)物(wu)的(de)參數(shu)。UV254 采用DR5000 紫(zi)外(wai)(wai)可見分光光度(du)計進行測定(ding)。

穩(wen)定(ding)動(dong)(dong)力學參數采用Turbiscan Lab 穩(wen)定(ding)性分析儀(yi)測(ce)(ce)定(ding)，海(hai)水經微絮凝后快速取樣并(bing)放入測(ce)(ce)試(shi)瓶(ping)中(zhong)，液面高度(du)約55 mm，每2 min 掃(sao)描1 次，共掃(sao)描16次，測(ce)(ce)試(shi)溫度(du)26 ℃ 。通過脈(mo)沖式(shi)近紅外(wai)光同步測(ce)(ce)量透射光和背散(san)射光強(qiang)度(du)變化(hua)，獲得沉(chen)淀層(ceng)、混(hun)合層(ceng)及澄(cheng)清層(ceng)的變化(hua)曲(qu)線，分析得出穩(wen)定(ding)動(dong)(dong)力學參數。

絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)指數采用iPDA300 光(guang)散(san)射絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)度測(ce)(ce)定(ding)儀測(ce)(ce)定(ding)。將光(guang)散(san)射絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)度測(ce)(ce)定(ding)儀的(de)(de)硅(gui)膠管兩端分別浸入微(wei)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)實驗的(de)(de)燒杯內壁固(gu)定(ding)，海水先經過(guo)iPDA300，再(zai)經過(guo)蠕(ru)動泵回到燒杯中，形成循環回路。海水在(zai)投加絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)劑之前先攪拌2 min 混勻，再(zai)投加絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)劑，通過(guo)在(zai)線監測(ce)(ce)微(wei)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)過(guo)程中絮(xu)(xu)(xu)(xu)體聚集及粒徑變化，獲(huo)得絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)指數FI（flocculation index）變化曲(qu)線。

三(san)維(wei)(wei)熒光(guang)光(guang)譜(pu)是(shi)一(yi)種具有較高價值的光(guang)譜(pu)指紋技(ji)術(shu)，可全方位(wei)分(fen)析水中有機物的組成特(te)征和(he)熒光(guang)光(guang)譜(pu)信息，對有機物的組成分(fen)布和(he)含量分(fen)析具有較高的準確性(xing)，圖像直觀、靈敏度(du)高，是(shi)一(yi)種廣泛應用(yong)的痕量分(fen)析技(ji)術(shu)。三(san)維(wei)(wei)熒光(guang)光(guang)譜(pu)采用(yong)F-4600 熒光(guang)分(fen)光(guang)光(guang)度(du)計測(ce)定(ding)，光(guang)源150 W 氙燈，光(guang)電倍增管電壓400 V，激發(fa)和(he)發(fa)射(she)狹縫寬度(du)均為(wei)5 nm，掃(sao)描(miao)速(su)度(du)為(wei)12 000 nm·min - 1 ，激發(fa)和(he)發(fa)射(she)光(guang)波長的掃(sao)描(miao)范圍(wei)分(fen)別為(wei)200 ~400 nm 和(he)200 ~ 550 nm，水樣稀釋5 倍后進行測(ce)定(ding)。

2結果與討論

2. 1 微絮凝-超濾聯用工藝對海水有機物的去除效果

圖(tu)2不同工藝對UV254 的去除效果Fig. 2Effect of UV254 removal at varied process

圖2 為超濾與微(wei)絮凝-超濾聯用工藝對海水中UV254 的去除效果(guo)。

可(ke)知(zhi)，在(zai)本實(shi)驗條件下，經超(chao)濾(lv)(lv)后海水(shui)中UV254 值為(wei)0. 039 cm - 1 ，去(qu)(qu)除(chu)(chu)率為(wei)23. 5% 。海水(shui)中含有大量(liang)的(de)(de)(de)(de)親(qin)水(shui)性(xing)有機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)，如腐殖酸、富里酸、多糖和(he)蛋白(bai)質等(deng)。根據實(shi)驗結(jie)果發現(xian)，超(chao)濾(lv)(lv)對(dui)UV254的(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)效果并(bing)不理想，主(zhu)要是(shi)由(you)于超(chao)濾(lv)(lv)膜(mo)(mo)對(dui)有機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)并(bing)非簡單(dan)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理截留，膜(mo)(mo)表面對(dui)懸浮態和(he)膠體態有機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)是(shi)主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)作用。與超(chao)濾(lv)(lv)相比，微(wei)絮(xu)凝(ning)(ning)-超(chao)濾(lv)(lv)聯用工藝強化(hua)了(le)超(chao)濾(lv)(lv)膜(mo)(mo)對(dui)有機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)截留作用，隨著(zhu)PFC 投加(jia)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)，UV254 去(qu)(qu)除(chu)(chu)率逐漸增大，當PFC 投加(jia)量(liang)為(wei)40 mg · L - 1 時， 海水(shui)中UV254 值為(wei)0. 025 cm - 1 ，去(qu)(qu)除(chu)(chu)率可(ke)達51. 0% 。微(wei)絮(xu)凝(ning)(ning)是(shi)使海水(shui)中的(de)(de)(de)(de)小微(wei)粒(li)相互碰撞形(xing)成微(wei)小聚(ju)集體的(de)(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)(ning)過(guo)程。在(zai)超(chao)濾(lv)(lv)前投加(jia)PFC 絮(xu)凝(ning)(ning)劑預(yu)處理對(dui)UV254 的(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)率有所提高，主(zhu)要是(shi)由(you)于PFC 的(de)(de)(de)(de)水(shui)解產(chan)物(wu)(wu)會(hui)將小分子(zi)溶(rong)解性(xing)有機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)通(tong)過(guo)絡合或吸附(fu)于表面，形(xing)成微(wei)絮(xu)體，再被超(chao)濾(lv)(lv)膜(mo)(mo)截留[9] ，此外，Fe3 + 還會(hui)對(dui)親(qin)水(shui)性(xing)有機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)產(chan)生吸附(fu)架橋作用。

2. 2 海水三維熒光圖譜（3DEEM） 分析

為(wei)進一(yi)步探(tan)討(tao)微絮(xu)凝(ning)-超(chao)濾聯(lian)用工藝對去除海(hai)(hai)水中(zhong)有機物的(de)(de)影響，采(cai)用三(san)(san)維(wei)熒(ying)光(guang)光(guang)譜(pu)(pu)對超(chao)濾和(he)(he)微絮(xu)凝(ning)-超(chao)濾聯(lian)用后(hou)的(de)(de)海(hai)(hai)水進行分析(xi)比較(jiao)。依(yi)據前人的(de)(de)研(yan)究[10-11] ，三(san)(san)維(wei)熒(ying)光(guang)圖譜(pu)(pu)可分為(wei)4 個區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)，區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)A 和(he)(he)D屬于蛋(dan)白類(lei)(lei)(lei)熒(ying)光(guang)，區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)B 和(he)(he)C 屬于腐(fu)(fu)殖類(lei)(lei)(lei)熒(ying)光(guang)。圖3（a）為(wei)原海(hai)(hai)水的(de)(de)三(san)(san)維(wei)熒(ying)光(guang)圖譜(pu)(pu)，可知，原海(hai)(hai)水在A 區(qu)(qu)(qu)(qu)峰(feng)(feng)(feng)值的(de)(de)激發波長/ 發射波長（λEx/ Em ）為(wei)225 /338，代表(biao)(biao)芳香族蛋(dan)白類(lei)(lei)(lei)熒(ying)光(guang)峰(feng)(feng)(feng)，熒(ying)光(guang)峰(feng)(feng)(feng)有較(jiao)強的(de)(de)響應強度(du)，說明近岸海(hai)(hai)水受人類(lei)(lei)(lei)活動產(chan)生(sheng)的(de)(de)污染(ran)影響較(jiao)大(da)；在D 區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)熒(ying)光(guang)峰(feng)(feng)(feng)強度(du)較(jiao)弱，代表(biao)(biao)溶解性微生(sheng)物代謝產(chan)物（SMP）；在B、C 區(qu)(qu)(qu)(qu)有強度(du)較(jiao)弱的(de)(de)熒(ying)光(guang)峰(feng)(feng)(feng)帶，分別代表(biao)(biao)紫(zi)外區(qu)(qu)(qu)(qu)富里酸(suan)類(lei)(lei)(lei)和(he)(he)可見區(qu)(qu)(qu)(qu)腐(fu)(fu)殖酸(suan)類(lei)(lei)(lei)，由于腐(fu)(fu)殖類(lei)(lei)(lei)熒(ying)光(guang)易受到高(gao)響應強度(du)芳香族蛋(dan)白類(lei)(lei)(lei)熒(ying)光(guang)峰(feng)(feng)(feng)的(de)(de)掩蔽(bi)，因此(ci)區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)B、C 的(de)(de)熒(ying)光(guang)峰(feng)(feng)(feng)不能看到完整的(de)(de)峰(feng)(feng)(feng)形[12] 。

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圖3（b）、圖3（c）、圖3（d）、圖3（e）、圖3（f）分別為(wei)超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)、10 mg·L - 1 PFC-超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)、20 mg·L - 1 PFC-超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)、30 mg·L - 1 PFC-超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)、40 mg·L - 1 PFC-超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)后(hou)出(chu)水的(de)(de)三維熒(ying)(ying)光(guang)(guang)圖譜，通過比較超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)和(he)(he)微絮凝-超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)組合后(hou)海(hai)(hai)水的(de)(de)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)峰(feng)強度(du)可以看(kan)出(chu)，芳香(xiang)族蛋(dan)白類(lei)和(he)(he)溶解性(xing)微生物(wu)代(dai)謝(xie)產物(wu)蛋(dan)白類(lei)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)峰(feng)均有(you)不同程度(du)的(de)(de)減弱(ruo)，說明超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)和(he)(he)微絮凝-超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)組合工藝能夠(gou)有(you)效去除(chu)(chu)海(hai)(hai)水中(zhong)的(de)(de)蛋(dan)白類(lei)物(wu)質。原海(hai)(hai)水的(de)(de)區(qu)域A 熒(ying)(ying)光(guang)(guang)峰(feng)峰(feng)值為(wei)381，超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)后(hou)的(de)(de)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)峰(feng)峰(feng)值為(wei)362. 5，隨著微絮凝PFC 投(tou)加量的(de)(de)增加，熒(ying)(ying)光(guang)(guang)峰(feng)強度(du)呈現逐漸減弱(ruo)的(de)(de)趨勢，說明微絮凝工藝能強化后(hou)續(xu)超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)膜對海(hai)(hai)水中(zhong)蛋(dan)白類(lei)有(you)機物(wu)的(de)(de)去除(chu)(chu)作用，超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)的(de)(de)去除(chu)(chu)效果(guo)并不理(li)想。

2. 3 微絮凝對海水分散穩定性的影響

微絮凝是通過投加電解質，利用反離子濃度的擴散作用和異性電荷的相吸作用，以減小懸浮微粒之間的排斥力，使其脫穩凝聚的過程[8] 。穩定動力學參數作為評價海水體系分散穩定程度的量化指標，可判斷投加絮凝劑后，體系中分散微粒的微絮凝狀況。Turbiscan Lab 穩定性分析儀通過檢測水樣透射光與背散射光的強度變化規律，能夠測定微絮凝過程中海水澄清層、混合層、沉淀層的背散射光變化，通過計算出背散射光平均變化率的均值ΔBST，反映出體系中懸浮粒子和膠體的脫穩情況[13] ，考察PFC 對海水體系分散穩定性的影響。
 

由(you)圖4 可知，在(zai)掃描的(de)(de)第(di)30 分(fen)鐘，自然(ran)沉(chen)降(jiang)(jiang)的(de)(de)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)穩(wen)定動力學指(zhi)數(shu)為(wei)(wei)(wei)0. 7，PFC 投加量為(wei)(wei)(wei)10、20、30、40 mg·L - 1 的(de)(de)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)穩(wen)定動力學指(zhi)數(shu)分(fen)別為(wei)(wei)(wei)1. 4、1. 5、1. 6、2. 2。天然(ran)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)中含有腐殖酸、富(fu)里(li)酸、蛋白(bai)質(zhi)等(deng)親水(shui)(shui)性有機物(wu)(wu)，這些(xie)有機物(wu)(wu)易吸附在(zai)懸浮微粒表面形(xing)成(cheng)有機層，使(shi)其難以自然(ran)沉(chen)降(jiang)(jiang)，因(yin)此海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)具(ju)有較(jiao)強(qiang)的(de)(de)分(fen)散(san)穩(wen)定性。在(zai)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)中投加PFC 并進行微絮凝(ning)反應后，海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)的(de)(de)穩(wen)定動力學指(zhi)數(shu)明顯增大(da)，這是因(yin)為(wei)(wei)(wei)Fe3 + 水(shui)(shui)解(jie)產(chan)生氫氧化(hua)物(wu)(wu)和(he)多核(he)羥基化(hua)合物(wu)(wu)，這些(xie)水(shui)(shui)解(jie)產(chan)物(wu)(wu)之間會(hui)形(xing)成(cheng)巨大(da)比(bi)表面積的(de)(de)高分(fen)子(zi)三維聚(ju)集體(ti)，從而對(dui)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)中的(de)(de)膠(jiao)體(ti)和(he)懸浮微粒具(ju)有較(jiao)強(qiang)的(de)(de)吸附能力，此外(wai)，Fe3 + 還會(hui)對(dui)親水(shui)(shui)性有機物(wu)(wu)產(chan)生吸附架橋作(zuo)用(yong)，形(xing)成(cheng)絮體(ti)沉(chen)淀。PFC 投加量越大(da)，絮凝(ning)效(xiao)能越高，對(dui)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)的(de)(de)脫穩(wen)作(zuo)用(yong)越強(qiang)，因(yin)此海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)的(de)(de)穩(wen)定動力學指(zhi)數(shu)越大(da)。

2. 4 微絮凝對海水絮凝指數的影響

采用(yong)iPDA300 光散射絮凝(ning)度測定儀測定海水中絮體的入射光強與透射光強的比值[14] ，通過絮凝(ning)指數FI 直觀地反映由剪切力變化(hua)所引起的絮體生長速度和濃度變化(hua)[15] ，進而(er)描述微絮凝(ning)程度。

從圖5 中可以看出，在(zai)(zai)前140 s，海水(shui)在(zai)(zai)投加(jia)(jia)(jia)絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)劑前進行混合2 min，再加(jia)(jia)(jia)上(shang)水(shui)樣經(jing)硅膠管(guan)流入檢測器約20 s，FI 值基(ji)本(ben)不(bu)變。絮(xu)(xu)(xu)(xu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)長(chang)(chang)(chang)速率(lv)取決(jue)于(yu)顆粒間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碰(peng)(peng)撞頻率(lv)和碰(peng)(peng)撞效率(lv)[16] ，投加(jia)(jia)(jia)PFC 后(hou)，膠體(ti)(ti)(ti)(ti)、懸浮微粒逐(zhu)漸(jian)脫穩并(bing)相互(hu)碰(peng)(peng)撞形成(cheng)絮(xu)(xu)(xu)(xu)體(ti)(ti)(ti)(ti)，FI 曲(qu)(qu)線(xian)逐(zhu)漸(jian)上(shang)升(sheng)(sheng)。隨(sui)著(zhu)攪拌時間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)延長(chang)(chang)(chang)，FI 曲(qu)(qu)線(xian)最(zui)終趨于(yu)相對(dui)平(ping)衡(heng)，絮(xu)(xu)(xu)(xu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼(ji)續(xu)增長(chang)(chang)(chang)使其結構更加(jia)(jia)(jia)松散，對(dui)水(shui)力剪(jian)切(qie)力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗破圖6不(bu)同工藝超濾膜通(tong)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化Fig. 6Changes of ultrafiltration flux at varied process碎(sui)能力變弱，絮(xu)(xu)(xu)(xu)體(ti)(ti)(ti)(ti)易破碎(sui)，整個過程絮(xu)(xu)(xu)(xu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)聚與破碎(sui)同時發生(sheng)，相互(hu)競爭，最(zui)終兩者(zhe)達到平(ping)衡(heng)狀態，形成(cheng)相對(dui)穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)(xu)體(ti)(ti)(ti)(ti)結構，絮(xu)(xu)(xu)(xu)體(ti)(ti)(ti)(ti)大(da)(da)小基(ji)本(ben)不(bu)變。FI 曲(qu)(qu)線(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)升(sheng)(sheng)斜率(lv)代表絮(xu)(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)(ning)反應速率(lv)，平(ping)衡(heng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)度表示絮(xu)(xu)(xu)(xu)體(ti)(ti)(ti)(ti)最(zui)終的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)長(chang)(chang)(chang)尺寸[15] 。天然海水(shui)由于(yu)具(ju)有較(jiao)強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)散穩定(ding)性，因此(ci)FI 值較(jiao)低，穩定(ding)在(zai)(zai)0. 03% ~ 0. 05% 之(zhi)間(jian)；投加(jia)(jia)(jia)PFC 后(hou)，膠體(ti)(ti)(ti)(ti)逐(zhu)漸(jian)脫穩發生(sheng)凝(ning)(ning)(ning)聚，PFC 投加(jia)(jia)(jia)量為10 mg·L - 1 、20 mg·L - 1 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)海水(shui)FI 值穩定(ding)在(zai)(zai)0. 05% ~ 0. 07% 之(zhi)間(jian)；隨(sui)著(zhu)PFC 投加(jia)(jia)(jia)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼(ji)續(xu)增大(da)(da)，吸附(fu)架(jia)橋能力更強，產(chan)生(sheng)絮(xu)(xu)(xu)(xu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粒徑越大(da)(da)，因此(ci)FI 曲(qu)(qu)線(xian)平(ping)衡(heng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)度也越大(da)(da)。

2. 5 微絮凝預處理對超濾膜通量的影響

圖6 為(wei)不同(tong)絮(xu)凝劑投加(jia)量下海(hai)水(shui)超濾(lv)膜(mo)比(bi)通(tong)量隨時間的(de)變化情(qing)況(kuang)

可(ke)知，在(zai)同樣(yang)的(de)(de)超(chao)(chao)濾時(shi)間范圍內(nei)，不同絮(xu)凝劑投加(jia)(jia)量的(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)通(tong)量衰減速(su)率和(he)幅度的(de)(de)順序為(wei)：UF > 10 mg·L - 1 PFC + UF > 20 mg·L - 1PFC + UF > 30 mg·L - 1 PFC + UF > 40 mg·L - 1 PFC+ UF，由此可(ke)見(jian)，超(chao)(chao)濾海水(shui)(shui)要(yao)比(bi)微(wei)絮(xu)凝-超(chao)(chao)濾組合(he)工藝(yi)的(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)通(tong)量下(xia)(xia)降(jiang)嚴重，當過(guo)濾時(shi)間為(wei)120 min 時(shi)，超(chao)(chao)濾的(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)比(bi)通(tong)量與初始(shi)通(tong)量相(xiang)比(bi)下(xia)(xia)降(jiang)了(le)49. 3% 。在(zai)超(chao)(chao)濾前(qian)增設(she)微(wei)絮(xu)凝預處理后(hou)，超(chao)(chao)濾膜(mo)(mo)(mo)比(bi)通(tong)量的(de)(de)下(xia)(xia)降(jiang)速(su)率有(you)(you)所減緩，主要(yao)原因(yin)是微(wei)絮(xu)凝過(guo)程對海水(shui)(shui)中(zhong)懸浮粒子和(he)有(you)(you)機物的(de)(de)去除降(jiang)低了(le)超(chao)(chao)濾膜(mo)(mo)(mo)表面(mian)的(de)(de)污染負荷(he)，同時(shi)微(wei)絮(xu)凝產生的(de)(de)絮(xu)體在(zai)膜(mo)(mo)(mo)表面(mian)形(xing)成(cheng)的(de)(de)疏松絮(xu)體層(ceng)有(you)(you)效防(fang)止污染物與超(chao)(chao)濾膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)直接接觸，從而減緩了(le)由于吸附(fu)和(he)膜(mo)(mo)(mo)孔堵塞所造成(cheng)的(de)(de)污染。在(zai)本實驗(yan)條件(jian)下(xia)(xia)，PFC 的(de)(de)投加(jia)(jia)量越大(da)，膜(mo)(mo)(mo)比(bi)通(tong)量J / J0 值(zhi)的(de)(de)下(xia)(xia)降(jiang)速(su)率越緩慢(man)，當PFC 投加(jia)(jia)量為(wei)40 mg·L - 1 時(shi)，膜(mo)(mo)(mo)比(bi)通(tong)量J / J0 值(zhi)大(da)于0. 9，通(tong)量基本沒有(you)(you)下(xia)(xia)降(jiang)，PFC 投加(jia)(jia)量越多，絮(xu)體的(de)(de)尺寸(cun)越大(da)，形(xing)成(cheng)松散的(de)(de)絮(xu)體層(ceng)結構更(geng)加(jia)(jia)有(you)(you)利(li)于滲透性的(de)(de)增加(jia)(jia)，因(yin)此對膜(mo)(mo)(mo)污染的(de)(de)延緩作用愈加(jia)(jia)顯著(zhu)。

3結論

1）與超濾相比，微絮凝(ning)預處理能強化(hua)超濾膜對(dui)(dui)海水UV254 的(de)去(qu)除效果，并對(dui)(dui)有(you)機(ji)物(wu)中的(de)蛋白類有(you)機(ji)物(wu)有(you)明顯的(de)去(qu)除作用。

2）投(tou)加PFC 絮凝(ning)劑使分散在(zai)海水中的(de)(de)懸浮(fu)微粒(li)和(he)膠體逐漸(jian)脫穩，促進(jin)了凝(ning)聚(ju)過程。較大(da)投(tou)加量的(de)(de)PFC 使海水體系具(ju)有更大(da)的(de)(de)絮凝(ning)指數FI，能(neng)提高(gao)絮體的(de)(de)反應速率和(he)生成(cheng)尺寸，從而提高(gao)絮體層的(de)(de)滲透性。

3）微絮(xu)凝(ning)預處理能減(jian)(jian)緩(huan)后續超濾膜通量(liang)下降，其減(jian)(jian)緩(huan)作用與絮(xu)凝(ning)劑的投(tou)(tou)加量(liang)密切相關，當PFC 的投(tou)(tou)加量(liang)為40 mg·L - 1 時，膜比通量(liang)J / J0 值(zhi)大(da)于0. 9，減(jian)(jian)緩(huan)膜污染效果顯著。

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