為了探究基于NaOCl擴(kuò)散行為進(jìn)行膜清洗的影響因素,建立完善的添加劑強(qiáng)化NaOCl擴(kuò)散的新型膜清洗方法,本文以牛血清蛋白（BSA）、海藻酸鈉（SA）作為模型污染物,通過批次膜清洗實(shí)驗(yàn)對(duì)膜面剩余污染物濃度、洗脫污染物粒徑和膜面污染物形貌進(jìn)行了測(cè)定分析和動(dòng)態(tài)監(jiān)控,探究不同活性氯（Cl_T）濃度,不同pH值及不同添加劑（十二烷基硫酸鈉,SDS）濃度對(duì)強(qiáng)化擴(kuò)散NaOCl清洗的影響,并對(duì)操作參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,同時(shí)也驗(yàn)證了不同條件下的膜清洗機(jī)制.結(jié)果表明,在Cl_T濃度為200mg/L,pH值為11,SDS濃度為0.4mmol/L的條件下對(duì)膜面的清洗效率>95%. 

【文章來源】：中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2020,40(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

不同ClT濃度下Na OCl清洗過程中洗脫污染物的粒徑隨時(shí)間的變化

為研究不同ClT濃度對(duì)Na OCl清洗過程的影響,通過測(cè)定膜清洗過程中清洗液TOC的含量,來表征清洗過程中膜面污染物脫落情況(圖1).從圖1a可以看出,當(dāng)ClT濃度為0時(shí),到達(dá)清洗終點(diǎn)時(shí)膜面剩余BSA濃度(以TOC計(jì))為1620.9mg/m2,膜面污染物殘留率為83.6%;而隨著ClT濃度從0升高至200mg/L,清洗終點(diǎn)的膜面BSA濃度逐漸降低,當(dāng)ClT濃度為200mg/L時(shí),膜面BSA濃度已降低至0.2mg/m2;然而,當(dāng)ClT濃度從200mg/L進(jìn)一步提升至500mg/L時(shí),雖然高濃度的ClT加快了清洗速率,但清洗終點(diǎn)膜面剩余BSA濃度并未出現(xiàn)明顯差異(P>0.05).使用SA作為模型污染物的批次實(shí)驗(yàn)也獲得了類似的結(jié)果(圖1b).這一結(jié)果表明,從膜面污染物洗脫總量的角度來看,在一定范圍內(nèi)膜清洗效率隨著ClT濃度的增加而升高;而當(dāng)ClT濃度達(dá)到一定值后,ClT濃度則不再是影響膜清洗效率的主要因素.如圖2所示,BSA/Ca(II)和SA/Ca(II)2種污染物在ClT濃度為0的清洗過程中,其洗脫污染物粒徑始終處于相對(duì)較低的水平;而當(dāng)ClT濃度提升后洗脫污染物的粒徑則出現(xiàn)了一定時(shí)間內(nèi)(0～40min)逐漸升高并隨后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì).這一結(jié)果可能是由于不同的清洗機(jī)制導(dǎo)致的,即當(dāng)ClT濃度為0時(shí),洗脫膜面污染物僅依靠相對(duì)較弱的苛性鈉水解作用和清洗劑的物理作用,無法形成清洗劑的化學(xué)作用與添加劑SDS的增強(qiáng)擴(kuò)散作用聯(lián)合的“塊狀清洗”模式,因此膜清洗過程為相對(duì)均勻的“層狀清洗”模式,洗脫物粒徑相對(duì)均一;而當(dāng)清洗劑中存在活性氯時(shí),活性氯的存在很大程度上增強(qiáng)了清洗劑的氧化、水解和皂化作用[25],高pH值條件下由于去質(zhì)子化導(dǎo)致的靜電排斥作用使得污染層疏松程度增加,為活性氯的擴(kuò)散提供了優(yōu)勢(shì)通道,添加劑SDS作為一種常用的陰離子表面活性劑可以通過降低液體表面張力從而提高擴(kuò)散效率.使活性氯在污染層中的擴(kuò)散速率得到進(jìn)一步提升,在清洗過程中造成了膜面污染物的塊狀脫落,即“塊狀清洗”模式.在清洗過程開始的一段時(shí)間內(nèi),清洗劑在污染層的擴(kuò)散與污染物洗脫同時(shí)進(jìn)行,因此洗脫物的粒徑逐漸增加;當(dāng)清洗劑在污染層中完全分散后,清洗過程進(jìn)入“塊狀清洗”模式,洗脫物粒徑趨于穩(wěn)定.

同時(shí),從60min的CLSM結(jié)果可以看出,在添加劑濃度為0.5mmol/L SDS、pH=11的條件下,清洗過程中污染層均出現(xiàn)了明顯的塊狀空洞,這一結(jié)果與洗脫污染物粒徑測(cè)試結(jié)果一致(圖2),進(jìn)一步證實(shí)了NaOCl強(qiáng)化擴(kuò)散的清洗方法中的“塊狀清洗”機(jī)制.2.2 不同p H值對(duì)膜清洗過程的影響

【參考文獻(xiàn)】：
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