【实验证明】解决膜污染提高饮用水处理技术

图 7 含1%Fe(Ⅲ)的海藻酸钙凝胶层的含固率

4.3 凝胶层的特性方程

当Fe(Ⅲ)的含量较低时，得到的污染层是典型的凝胶层，可用压缩性方程(8)及渗透性方程(9)对其特性进行定量描述.表 1总结分析了海藻酸钙凝胶层、含1%  Fe(Ⅲ)的海藻酸钙凝胶层及含5%  Fe(Ⅲ)的海藻酸钙凝胶层的特性.通过比较不同凝胶层的压缩性及渗透性，探讨Fe(Ⅲ)存在时对海藻酸钙凝胶层的特性影响.

表 1 各凝胶层的压缩性及渗透性方程

由图  8可知，含钙及含铁的凝胶层含固率均在5%以下.随着压力的增加，凝胶层的含固率增加，渗透系数减小.这主要是由于压力越大，凝胶层被压缩程度越大，凝胶层结构更加紧密.

图 8 不同凝胶层在不同压力下的含固率及渗透系数值

对比有少量Fe(Ⅲ)与无Fe(Ⅲ)存在时所形成的海藻酸钙凝胶层的过滤特性可以发现，当过滤压力一定时，存在Fe(Ⅲ)得到凝胶层的含固率更大，说明少量Fe(Ⅲ)的存在会导致凝胶层的压缩性能变好，过滤难度增加;而当凝胶层的含固率相同时，含Fe(Ⅲ)的凝胶层渗透系数更大，即渗透性能变好.少量Fe(Ⅲ)存在时，凝胶层的过滤特性没有明显变化，与实验结果相符.凝胶层的压缩性变好后，过滤相同体积的溶液，污染层厚度下降，可能不利于剪切或冲刷作用对污染层的去除，在膜污染控制中应注意这一点.

对比含1%与5% Fe(Ⅲ)的海藻酸钙凝胶层的过滤特性，可知其压缩性及渗透性相近，该结果亦与实验结果相符.  后期试验可以考虑与实际水处理结合，进行中试研究，对结论进行验证.

5 结论

1)海藻酸钠容易被膜截留，金属离子尤其是Ca2+的存在会使其在膜上形成凝胶层，该凝胶层的特性可用压缩性方程和渗透性方程进行描述.

2)Fe(Ⅲ)的存在会对凝胶层的过滤特性产生影响.少量Fe(Ⅲ)对凝胶层的过滤特性没有明显影响，较多量Fe(Ⅲ)的存在会形成絮体，改变了凝胶层的结构，使凝胶层的过滤性能变好.

3)少量Fe(Ⅲ)基本不会产生絮体，其溶液过滤得到的凝胶层特性亦可用压缩性方程及渗透性方程进行描述.根据压缩性方程和渗透性方程，少量Fe(Ⅲ)的存在会使凝胶层的压缩性变好，渗透性也变好，总体的过滤速度变化不明显.