超亲(疏)水纳滤膜组合的高效水处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种超亲（疏）水纳滤膜组合的高效水处理方法，属于膜分离技术领 域。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国经济的高速发展和工业化、城市化进程的加快，大量的生活和工 业废水排入水体，使人类赖以生存的饮用水水源日益受到污染。据报道，我国目前90%以上 的饮用水水源为微污染水体，全国约有3亿人喝不上达标的饮用水，饮用水安全问题已经 引起了社会各界的广泛关注。由于饮用水水源的不断恶化，传统的混凝、沉淀、过滤和消毒 处理工艺已经难以满足日益严格的水质要求。在饮用水处理技术的更新换代中，与常规水 处理工艺相比，膜分离技术具有出水优质稳定、安全性高、占地面积小、容易实现自动控制 等优点，已经成为21世纪最有应用价值的水处理技术之一。
[0003] 在膜分离技术蓬勃发展的过程中，膜污染是其大规模应用的主要技术瓶颈，长期 运转中出现的膜污染问题不仅导致膜通量下降、出水水质恶化、能耗加大，同时运行后期膜 更换也造成了膜技术处理成本的提高。因此，发展一种兼备高出水品质和抗污染能力的膜 法水处理工艺有着十分重要的意义。许多研究者尝试将几种不同工艺进行组合来降低膜污 染并提高出水品质，例如混凝-超滤，絮凝-砂率-超滤/纳滤，电场-超滤，活性炭（臭 氧）-混凝-超滤/纳滤，超滤-反渗透等工艺，并取得了一定的效果。众所周知，根据亲疏 水性不同，水体中污染物小分子可以分为亲水性物质、疏水性物质和中性物质；膜表面也呈 现出不同的亲疏水性。然而目前尚未有研究者依据污染物和膜表面的亲疏水性进行处理工 艺的改进。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于提供一种可以针对水体中亲疏水性不同的污染物进行分步高效 去除，并具备良好的抗污染性能的超亲（疏）水纳滤膜组合的高效水处理方法，一般污染水 的污染物都为亲水性的或/和疏水性的物质和少量中性物质，尤其很小的颗粒污染物目前 还无法有效地去除，采用本发明方法可分步除去亲水性的或疏水性的物质，经过过滤可进 一步除去中性污染物。
[0005] 该方法包括以下步骤：
[0006] (1)将天然水体进行预处理，去除悬浮物、胶体、细菌等物质。
[0007] (2)将步骤（1)所得溶液作为进料液通过超亲水纳滤膜或超疏水纳滤膜，进行过 滤，得到滤过液，过滤操作压力范围为0~2. OMPa，进料液温度范围为0°C~60°C。
[0008] (3)将步骤（2)所得滤过液作为进料液，再通过相应的超疏水纳滤膜或超亲水纳 滤膜进行过滤，操作压力范围为0~2. OMPa，进料液温度范围为0°C~60°C。
[0009] 步骤（2)采用超亲水纳滤膜则对应步骤（3)采用超疏水纳滤膜，若步骤（2)采用 超疏水纳滤膜则对应步骤（3)采用超亲水纳滤膜。
[0010] 若步骤⑵中的进料液中疏水物质相对较多，则步骤⑵采用超亲水纳滤膜则对 应步骤（3)采用超疏水纳滤膜。若步骤（2)中的进料液中亲水物质相对较多，则步骤（2) 采用超疏水纳滤膜则对应步骤（3)采用超亲水纳滤膜。
[0011] 在本发明的方法中，所述的天然水体主要包括地表水或地下水。
[0012] 在本发明的方法中，所述的预处理方法包括吸附、沉淀、过滤、混凝中的一种或者 几种方法。
[0013] 在本发明的方法中，所述的超亲水纳滤膜，其表现为，将1 yL-10iiL纯水滴在超 亲水膜表面，在30s内其接触角小于等于5°。
[0014] 在本发明的方法中，所述的超疏水纳滤膜，其表现为，将1 y L-10 y L纯水滴在膜 表面，在30s内其接触角大于等于150°。
[0015] 本发明在步骤（2)中采用超亲水纳滤膜或超疏水纳滤膜对应除去大部分的疏水 物质或亲水物质，在步骤（3)中再采用超疏水纳滤膜或超亲水纳滤膜对应除去大部分的亲 水物质或疏水物质，从而达到水的净化。
[0016] 本发明技术方案的原理是：水体中污染物根据亲疏水性不同可以分为亲水性物质 和疏水性物质。在溶液中，超亲水膜表面有一层水化层，可以阻止疏水物质接近膜表面，因 此超亲水膜对疏水物质有很好的截留效果；在超疏水膜表面有一层气体层，可以阻止亲水 物质接近膜表面，因此超疏水膜对亲水物质有很好的截留效果。本文通过超亲（疏）水纳 滤膜的组合过滤的方法，可以对水体中的亲疏水性不同的污染物进行分步高效去除，同时 兼备良好的抗污染性能，使得最终的水洁净。本发明可以根据需要再增加超亲水纳滤膜或 超疏水纳滤膜的组数。
【附图说明】：
[0017] 图1、超亲（疏）水纳滤膜组合的高效水处理工艺图；
[0018] 图2、实施例与对比例所用水源的三维荧光光谱图；
[0019] 2-1为所有实施例与对比例所用的水源的三维荧光光谱图；
[0020] 2-2为实施例1中图1所示11中液体的三维荧光光谱图；
[0021] 2-3为对比例1中图1所示6中液体的三维荧光光谱图；
[0022] 2-4为对比例2中图1所示6中液体的三维荧光光谱图；
[0023] 2-5为实施例2中图1所示11中液体的三维荧光光谱图；
[0024]
[0025] 图3、实施例1、对比例1与实施例2中超亲水膜表面纯水接触角（4. 9° )。
[0026] 图4、实施例1、对比例2与实施例2中超疏水膜表面纯水接触角分析（162. 2° )。
[0027] 图5、实施例3与实施例4中超亲水膜表面纯水接触角（3. 1° )。
[0028] 图6、实施例3与实施例4中超疏水膜表面纯水接触角（167. 2° )。
[0029] 图7、实施例5与实施例6中超亲水膜表面纯水接触角（4.5° )。
[0030] 图8、实施例5与实施例6中超疏水膜表面纯水接触角分析（155. 1° )。
[0031] 图中：1、6、11容器（烧杯），2、7蠕动栗，3、8截止阀，4、9压力表，5、10膜池。
[0032] 表1、图2中对应样品分别在溶解性微生物产物区和腐殖酸区荧光强度总和。
【具体实施方式】
[0033] 下面给出具体实例对本发明作详细的说明，但本发明并不限于以下实施例，所用 装置见图1，以下实施例所用水质一样。
[0034] 实施例1
[0035] 实验用水样取自京密引水渠，疏水物质相对含量较多，取水日期2015年3月15 日。所用超亲水膜为平板式纳滤膜，将5 y L纯水滴在膜表面，在3s时其接触角为4. 9°，膜 面积为23cm2。所用超疏水膜为平板式纳滤膜，将5 y L纯水滴在膜表面，在3s时其接触角 为162.2°，膜面积为23cm2。
[0036] (1)取10L水样，用0? 45 y m微孔滤膜过滤后存放于4°冰箱中冷藏，待用。
[0037] (2)将超亲水膜和超疏水膜分别置于5和10中。
[0038] (3)取5L步骤⑴中溶液放入1中，开启2,调节3使4示数稳定在0. 6MPa，1中 料液温度控制在35°。
[0039] (4)待6中溶液达到4L后关闭2,开启7,调节8使9示数稳定在0. 6MPa，6中料液 温度控制在35°。
[0040] (5)待11中液体达到3L后关闭7。
[0041 ] 分别测试1和11中液体D0C含量和三维荧光光谱。
[0042] 测得结果如下所述：
[0043] 1中液体D0C含量为12. 15mg/L，11中液体D0C含量为3. 19mg/L，D0C总去除率为 73. 7%。
[0044] 对比例1
[0045] 实验用水样取自京密引水渠，疏水物质相对含量较多，取水日期2015年3月15 日。所用超亲水膜为平板式纳滤膜，将5 y L纯水滴在膜表面，在3s时其接触角为4. 9°，膜 面积为23cm2。
[0046] (1)取10L水样，用0. 45ym微孔滤膜过滤后存放于4°冰箱中冷藏，待用。
[0047] (2)将超亲水膜置于5中。
[0048] (3)取5L步骤⑴中溶液放入1中，开启2,调节3使4示数稳定在0. 6MPa，1中 料液温度控制在35°。
[0049] (4)待6中液体达到4L后关闭2。
[0050] 分别测试1和6中液体D0C含量和三维荧光光谱。
[0051] 测得结果如下所述：
[0052] 1中液体D0C含量为12. 15mg/L，6中液体D0C含量为7. 62mg/L，D0C去除率为 37. 3%〇
[0053] 对比例2
[0054] 实验用水样取自京密引水渠，疏水物质相对含量较多，取水日期2015年3月15 日。所用超疏水膜为平板式纳滤膜，将5 y L纯水滴在膜表面，在3s时其接触角为162. 2°， 膜面积为23cm2。
[0055] (1)取10L水样，用0. 45ym微孔滤膜过滤后存放于4°冰箱中冷藏备用。
[0056] (2)将超疏水膜置于5中。
[0057] (3)将5L步骤⑴中溶液放入1中，开启2,调节3使4示数稳定在0. 6MPa，1中 料液温度控制在35°。
[0058] (4)待6中液体达到4L后关闭2。
[0059] 分别测试1和6中液体D0C含量和三维荧光光谱。
[0060] 测得结果如下所述：
[0061] 1中液体D0C含量为12. 15mg/L，6中液体D0C含量为10. 54mg/L，D0C去除率为 13. 3%〇
[0062] 实施例2
[0063] 实验用水样取自京密引水渠，疏水物质相对含量较多，取水日期2015年3月15 日。所用超亲水膜为平板式纳滤膜，将5 y L纯水滴在膜表面，在3s时其接触角为4. 9°，膜 面积为23cm2。所用超疏水膜为平板式纳滤膜，将5 y L纯水滴在膜表面，在3s时其接触角 为162.2°，膜面积为23cm2。
[0064] (1)取10L水样，用0? 45 y m微孔滤膜过滤后存放于4°冰箱中冷藏，待用。