纳滤膜去除饮用水中砷的实验研究

论文摘要

砷（As）广泛存在与自然界中,在世界卫生组织（world health organization,WHO）确证的19种致癌物质中,砷居首位。我国《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中将砷的指标由原来的0.05mg/L降为0.01mg/L,不断严格的饮用水标准对砷的去除技术有更高的要求。纳滤膜是介于反渗透和超滤之间的膜分离技术,纳滤膜可截留有机物和高价离子,允许单价离子通过,是安全的饮用水技术。国内对纳滤膜除砷的研究很少,且存在异议。本文利用低压错流膜过滤装置,研究了不同的纳滤膜（NF90、NF270、HL）对水中不同形态砷(砷酸（As（Ⅴ））、亚砷酸（As（Ⅲ））的去除效果。并考查不同操作条件,如进水砷浓度、操作压力、进水pH和温度等对纳滤膜除砷效率的影响。为研究水中无机盐和溶解性有机物（DOM）对纳滤膜除砷过程的影响,本文选择氯化钠（NaCl）和硫酸镁（MgSO4）为代表,考虑不同的单价无机离子和二价无机离子浓度的影响。采用腐植酸（HA）作为原水中溶解性天然有机物（DOM）的替代物,考察不同浓度DOM及DOM在膜表面形成的污染层的影响。综合分析试验结果,分析纳滤膜去除水中砷的机理。当水体中砷主要以亚砷酸（As（Ⅲ））的形式存在时,纳滤膜对砷的去除效果很不理想,本文利用锰砂滤池与纳滤膜技术联用以提高其去除效率,考查并分析组合工艺对不同浓度As（Ⅲ）的去除稳定性。研究结果显示,纳滤膜去除水中砷受不同操作条件的影响,碱性条件有利于砷的去除,进水温度过高不利于砷去除率的提高等。单独的纳滤膜工序不能有效的去除水中砷,As（Ⅲ）的去除率远不如As（Ⅴ）。锰砂滤池与纳滤膜组合工艺能够有效解决As（Ⅲ）去除难的问题。组合工艺利用锰砂对As（Ⅲ）的氧化性和对砷的吸附性,其氧化As（Ⅲ）为As（Ⅴ）的同时降低了纳滤膜负荷,由锰砂滤池泄漏的砷能够有效被纳滤膜去除,出水砷浓度小于0.01mg/L。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 砷污染来源及其化学特性
• 1.2.1 砷污染来源
• 1.2.2 砷的化学性质
• 1.2.3 砷的危害
• 1.3 除砷技术的研究现状和进展
• 1.3.1 吸附除砷技术
• 1.3.2 混凝除砷技术
• 1.3.3 离子交换除砷技术
• 1.3.4 锰砂除砷技术
• 1.3.5 膜分离除砷技术
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 第2章 实验内容、材料及方法
• 2.1 实验目的和内容
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验装置
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 检测指标
• 第3章 不同工况参数对纳滤膜除砷的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 实验装置对试验结果影响测试
• 3.3.2 不同纳滤膜除砷效率的比较
• 3.3.3 原水砷浓度对纳滤膜除砷效率及膜通量的影响
• 3.3.4 操作压力对纳滤膜除砷效率及膜通量的影响
• 3.3.5 原水pH 对纳滤膜除砷效率及膜通量的影响
• 3.3.6 膜进水温度对滤膜除砷效率及膜通量的影响
• 3.3.7 无机盐对纳滤膜除砷的影响
• 3.3.8 溶解性天然有机物 （DOM） 对滤膜除砷效率的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 锰砂滤池与纳滤膜组合工艺去除水中砷的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 锰砂/石英砂滤柱与纳滤膜联用对砷的去除效果
• 4.3.2 不同比例锰砂和石英砂滤料复合滤柱与不同纳滤膜联用除砷效果比较
• 4.3.3 锰砂滤池与纳滤膜组合工艺对不同浓度原水的去除效果
• 4.3.4 锰砂滤池与纳滤膜组合工艺对某小区自来水中砷的去除效果
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介