膜蒸餾去除水中砷的研究
摘 要：采用新型膜蒸餾技術(shù)對(duì)水中As(III)與As(Ⅴ)的去除展開(kāi)了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,膜蒸餾對(duì)水中As (III)及 As (Ⅴ)具有較高的去除能力:當(dāng)產(chǎn)水中砷含量超過(guò)10μg/L時(shí),原水中As (III)與As (Ⅴ)的濃度可分別高達(dá)40 mg/L和 2 000 mg/L。局部潤(rùn)濕現(xiàn)象的存在導(dǎo)致As (III)及As (Ⅴ)跨膜至產(chǎn)水側(cè), PVDF微孔膜在溶液中的負(fù)電性以及As ( III)與 As (Ⅴ)在溶液中存在形式的不同導(dǎo)致膜蒸餾對(duì)兩者去除能力的差異。360 h連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)水通量及電導(dǎo)率穩(wěn)定,且 整個(gè)過(guò)程中As (III)均低于檢測(cè)限,說(shuō)明PVDF微孔膜具有良好的疏水性和穩(wěn)定的除砷性能。
關(guān)鍵詞：膜蒸餾 砷 地下水
砷(As)是一種劇毒物質(zhì),廣泛存在于空氣、土 壤和水環(huán)境中。天然水體中,As主要以砷酸鹽(As (V))和亞砷酸鹽(As(III))的形式存在]。世界衛(wèi) 生組織(WHO)規(guī)定飲用水中砷含量不得超過(guò) 10μg/L,長(zhǎng)期飲用砷含量超標(biāo)的水容易引起黑變 病、角化癥,甚至誘發(fā)癌變。因此,如何解決地下 水砷污染問(wèn)題成為亟待解決的問(wèn)題。
傳統(tǒng)的除砷方法主要有絮凝沉淀、離子交換和 吸附等方法。上述方法對(duì)As(V)有較好的去除效 果,但對(duì)As(III)的去除能力較差,在水處理過(guò)程中 大多通過(guò)將As(III)預(yù)氧化為As(V)得以去除;離 子交換樹(shù)脂、吸附劑的除砷能力有限,而且再生過(guò)程 容易引起二次污染。隨著膜技術(shù)的不斷發(fā)展,納 濾、反滲透等壓力驅(qū)動(dòng)分離膜過(guò)程已逐步 應(yīng)用于水中砷的去除。國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果表明,反滲 透、納濾操作簡(jiǎn)便,對(duì)As(V)的去除效率均高于 90%;但對(duì)As(III)的去除效率,反滲透低于70%, 納濾則低于30%,且去除效率受溶液性質(zhì)和操作條 件的影響較大。
膜蒸餾(membrane distillation, MD)是一種利 用疏水性微孔膜兩側(cè)蒸氣壓力差為驅(qū)動(dòng)力的新型膜 分離過(guò)程,在非揮發(fā)溶質(zhì)的水溶液膜蒸餾過(guò)程中,只 有水蒸氣能透過(guò)膜形成純水。膜蒸餾過(guò)程在常壓下 進(jìn)行,操作簡(jiǎn)單,且去除效率不受鹽濃度的影響,其 在純水制備、化學(xué)物質(zhì)的濃縮及水處理領(lǐng)域均有廣 闊的發(fā)展前景[10]；谀ふ麴s的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及傳質(zhì) 特點(diǎn),作者將其應(yīng)用到含砷水的處理以解決As(III) 去除效率低的難題。以模擬含砷水為研究對(duì)象,對(duì) 直接接觸式膜蒸餾(direct contactmembrane distil- lation, DCMD)去除水中As(III)和As(V)展開(kāi)了初 步研究,為利用膜蒸餾技術(shù)治理水體砷污染提供必 要的科學(xué)依據(jù)。
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