利用SEM观察新膜和运行到达终点膜的表面,对比污染前后的膜孔阻塞情况(见图6). 结果表明,到达运行终点时,膜孔已被污染阻塞,且污染层上方附着有方形、 有棱角、 类似晶体的污染物,推测可能有无机盐类结晶在膜表面.
图 6膜表面的SEM图像
采用EDX对上述特征污染物进行化学成分和含量的定性和半定量分析,结果见表3,C、 O、 P和 S可能为膜表面有机污染物所含元素,故表3中Na、 Al、 Mg、 Ca、 K、 Fe、 Ti、 Cr、 W、 Si、 Cl可认为是膜表面无机污染物中所含元素,其质量分数之和约为39%,其中Si元素的含量最高. 以往的文献研究表明, SiO2和硅酸盐胶体是造成膜污染的重要无机物质[22],因此推测膜表面的部分结晶物有可能是SiO2. 在膜面污染物的EDX分析中,Na的原子数要小于Cl的原子数,由此推测MBR在处理高盐废水(主要盐度为NaCl)时,除Na+外,其膜面存在的Cl-可能会与其他一些金属阳离子在膜表面结晶并沉积,形成无机污染. 目前,关于膜无机污染物质化学成分和含量的研究还停留在元素分析水平,其污染机理和污染物具体成分的确定尚待进一步研究.
表3 EDX元素质量分数分析
2.3.2 GFC分析SMP和膜污染物中有机物的分子量分布
普遍认为在凝胶色谱柱上,有机物分子量的对数与保留时间呈反比例,保留时间可以表征有机物分子量,分子量大的物质保留时间较长,而分子量小的物质保留时间较短,因此从分子量大小的角度出发,通过SMP和膜污染物中的分子量分布的分析,可以一定程度上表明平板膜对污染物的截留和筛分的原理.
重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)是评价分子量分布的最常用指标,常用Mw/Mn表征分子量的分布范围大小,Mw/Mn越大,表明分子量分布越宽. 表4为SMP和膜污染的分子量分布情况. 从图7和表4中可以观察到,与膜污染物相比,SMP中有机物GFC出峰时间较晚,有机物的分子量分布范围较小且以小分子量的有机物居多.
表4 SMP和膜污染物中有机物分子量分布
图 7污泥SMP和膜污染物GFC色谱图
表5给出了MBR运行稳定时SMP和膜出水中的糖类、 蛋白质和腐殖酸含量,从中可以看出,膜出水中糖类、 蛋白质和腐殖酸的含量分别为SMP中相应组分的63%、 92%和7%,表明SMP中只有部分有机物被膜截留形成膜污染,结合GFC的测定结果中SMP和膜污染物分子量分布的差异,从一定程度上可以说明SMP中有相当部分小分子量的有机物可以通过平板膜进入出水中,而SMP中大分子量的有机物被膜表面截留或其中小分子量的有机物在膜面通过聚合、 吸附架桥的物理化学作用转化为分子量较大的有机物而被膜表面截留可能是形成膜污染的重要原因.
表5 SMP和膜出水中糖类、 蛋白质和腐殖酸的含量 1)/mg ˙L-1
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