电化学与有机膜耦合处理含重金属有机废水研究(2)
3.2.2 跨膜压差（TMP）对Cu2+去除率的影响 16
3.2.4 Cu2+过滤的应用 19
3.3 探讨电场对有机微滤膜过滤含重金属的有机废水的影响 19
3.4 电场对膜污染的影响 20
总结 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 研究背景
近年来，因工业大力发展，越来越多的有机物和重金属被广泛运用于人类生产和生活，伴随而来的则是大量有毒有害的化合物通过各种途径进入水环境中，特别是重金属的开采冶炼加工、石化、炼油等现代工业产生的大量含重金属及有机化合物废水未经有效处理直接排入河流[1]，使水资源受到严重污染，严重威胁着人类的健康[2-4]。经研究，国内外对低浓度、易生化的污水处理技术已经较为成熟，特别是城市污水处理系统已经发展得很健全。而对于含重金属的有机废水的深度处理并技术不成熟，处理效果和投资费用都很难达到满意的要求。
重金属废水直接排放或经处理后达标排放，其中的重金属[5]如铜、铬等，往往会通过各种渠道（如浸债、渗流、化学沉淀转化）进行迁移、沉积在固体废物中，从而造成二次污染。同时，重金属不能被环境中微生物等分解破坏，反而会被生物富集，最终进入人体，因重金属能与人体内的蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，从而使人中毒、患上怪病甚至死亡[6]。
天然有机物（NOM）是动植物在自然循环过程中经腐烂分解所产生的大分子有机物[7]。NOM不仅能够引起色度的变化、异臭、生物的不稳定性和配水管网的腐蚀，同时也是氯化消毒副产物的重要前驱物，能够增加饮用水质的突变性。此外，NOM会影响微囊藻毒素的光降解[8]，也可以同重金属形成复合物，导致这些物质的持久性与生物积累性增加[9]。天然有机物（NOM）中的腐殖酸（HA）约占 NOM的50%~90%[10]，具有较大的相对分子质量和较强的疏水性，所以常常采用能够代替天然水体中的NOM的腐殖酸来进行研究。腐殖酸属于难分解的阴离子型大分子，包括由苯酚和羧基官能团组成的脂肪族和芳香族物质，因羧基官能团占所有官能团的60~90%，所以腐殖酸内绝大部分的是芳香族物质。因此，在天然水的pH值范围内腐殖酸带负电[11]。
Cu作为一种重金属，普遍出现在开采、冶炼、金属加工、机械制造和钢铁生产等废水中。这些水进入天然水体，容易与天然有机物例如腐殖酸形成螯合，因此在处理此类水过程中，膜污染现象尤其值得关注。同时Cu2+具有较高的分子量与水合半径，荷质比较低，因此在分离过程中具有不同于常规金属离子如Ca2+和Mg2+等的运动特性。
1.2 国内外研究现状
1.3 课题任务及意义
针对污染严重的重金属有机废水，提出了全新电-有机膜复合工艺进行综合治理[28]。研究发现，利用电化学与有机膜耦合过滤方式，能够有效提高过滤系统的通量与截留率，增加膜的使用寿命，同时，电场对废水中的带电粒子的电泳迁移效应，能够选择性分离带电离子与胶体，在含重金属的有机废水的处理领域具有良好的应用前景。采用电化学与有机膜的耦合来处理有机废水中的重金属，主要是应用电场对废水中粒子的电泳迁移、电凝聚、电化学氧化作用缓解膜污染。通过探讨电场对有机微滤膜过滤含重金属的有机废水的影响，对不同电场与水力条件下的过滤性能进行评价。电场作用能够降低膜污染程度，阳极产生的新生态氧可以有效延缓膜污染，保持膜良好通量，增加膜的使用寿命。其次电化学法可控、易操作、处理费用低廉，电化学与有机膜的结合便于工程化的实施与推广。