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2、结果与讨论

水中的溶解性有机物（DOM）对膜分离去除小分子有机物有一定影响〔10〕。腐殖酸是水体中天然有机物（NOM）的主要成分之一。试验采用腐殖酸作为原水中DOM的替代物，考察溶液中DOM对膜去除4-MBC效果的影响。

试验设计为4个工况，工况1（0A-HA），用去离子水配制4mg/L的4-MBC原水，考察超滤膜去除4-MBC的效果；工况2（0A+HA），用腐殖酸溶液配制原水，考察溶液中DOM对4-MBC去除效果的影响；工况3（0.1A+HA），用腐殖酸溶液配制原水，以NaCl为支持电解质，调节原水电导率为252μS/cm，调节电压，使初始电流约为0.1A；工况4（1A+HA），用腐殖酸溶液配制原水，以NaCl为支持电解质，调解原水电导率为962μS/cm，调节电压，使初始电流约为1A。以此考察不同电流下，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15min，后用pH=2的HCl溶液清洗15min，再用纯水清洗5min，此时认为平板膜恢复洁净。

2.1膜的去除效率

在4种不同设计工况下，4-MBC去除率的变化见图2。

图2直观说明了膜对4-MBC的吸附作用，以及腐殖酸和电场对去除率的影响。

2.1.1膜的吸附

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（阻塞）；在膜面的机械截留（筛分）。工况1试验表明，虽然超滤膜孔径较大，但仍能去除小分子4-MBC物质，说明超滤膜去除小分子有机物不仅依赖于截留，吸附也发挥去除作用。国内外亦有试验表明，水中小分子有机物在超滤膜中的吸附和扩散是其主要的去除机理。

试验采用以PVDF为材质的超滤膜，PVDF有很好的耐热、耐腐蚀、耐溶剂、耐辐射性能；表面能较低，疏水性较强；强度高、韧性好，能流延形成孔性能较好的薄膜，已成为膜制备中的优选材料。4-MBC分子具有较大辛醇/水分配系数（4.95），易在带有负电荷的超滤膜表面吸附。

2.1.2腐殖酸对膜去除4-MBC的影响

在工况2试验中发现，腐殖酸的存在对膜去除4-MBC有很大的促进作用，可使去除率提高至80%~88%。这是由于腐殖酸分子表面积大、黏度较高、吸附能力强，可与4-MBC这类疏水性较强的小分子之间产生一种能量较低的相互作用，这种物理作用加强了4-MBC分子的疏水性，有利于4-MBC在膜表面的吸附，即更强的疏水性吸附造成去除率提高。另外对于疏水性小分子，它们可直接与腐殖酸大分子通过氢键结合在一起，通过化学作用形成大分子有机物，从而通过机械截留被超滤去除。亦有相关国外学者得出腐殖酸对于小分子有机物的去除具有促进作用的结果。K.M.Agbekodo等〔14〕在研究了水中的天然有机物（NOM）对纳滤去除阿特拉津和西玛津的影响时发现，当NOM质量浓度从0.4mg/L提高到3.6mg/L时，纳滤对阿特拉津和西玛津的去除率从50%增至90%~100%。

2.1.3电场对4-MBC去除率的影响

由于没有附加电场情况下腐殖酸的存在就使得4-MBC去除率提高至80%~88%，造成附加电场后，电场作用对去除率的提高作用有限。但是由于电场的存在，可以产生电泳迁移和凝聚现象，使得4-MBC的去除率较无电场的工况，还是有小幅度的提升，如工况3与工况2的比较。而随着电流的提高，如工况4中的1A电流下，电解作用明显增强，使得4-MBC分子发生氧化分解，其中反应进行到100~120min时段内，水中4-MBC检测不出，去除率达到了100%。同时由于电流较大，产气量较大，水力扰动作用明显，使原本凝聚的腐殖酸发生破碎，附着在腐殖酸上的4-MBC重新分散到原水中。这两种相反的作用同时影响去除率，造成数据出现波动。

2.1.4电场对膜去除UV254的影响

试验同时也考察了附加电场对膜去除UV254效率的影响，结果见图3。

结果表明，电场的存在，不仅可以提高膜对4-MBC的去除率，同时也大幅度提升了对UV254的去除率。0.1A较小电流下的去除率高于1A电流时的去除率，这与1A电流较大，产气量较大，水力扰动作用明显，使原本凝聚的腐殖酸发生破碎，重新分散到原水中有关。最佳电流值的问题，亟待后续深入研究。

原标题：附加电场超滤膜去除水中有机污染物

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